微生物动力源：两种细菌或将为人类在火星建造首个家园奠基

当第一批人类宇航员登陆这颗红色星球时，他们的居所或许并非来自地球的预制模块，而可能是一种真正从火星土壤中"生长"出来的建筑——这要归功于一种利用微观建造者（细菌）的创新理念。

意大利米兰理工大学的研究人员提出了一种新方法，其核心是一个由两部分组成的共生微生物系统。该技术基于一种名为"生物水泥技术"的方法，利用细菌将松散的火星土壤（风化层）转化为坚固的、类似混凝土的粘合剂。

"基于生物水泥技术的原位资源利用建造，是通往人类在火星可持续存在的一条协同途径，能够利用当地可用材料，通过机器人制造关键基础设施。"研究人员在12月2日的研究论文中写道。

生物矿化过程

在火星上建造永久家园的雄心虽大，但面临的后勤噩梦更为巨大。从地球运输仅仅一公斤材料的成本就高达数万美元。为一个完整的栖息地运送足够的建筑物资（钢材、玻璃和波特兰水泥）不仅成本高昂得令人望而却步，而且极不现实。

更不用说，火星大气稀薄寒冷，气压接近真空，宇宙辐射持续不断。简而言之，火星环境是严酷的。因此，火星上的栖息地必须是一个自给自足的庇护所，能够在火星的恶劣条件下积极维持生命。

科学家们正通过将焦点从运输转向原位资源利用来解决这个问题：利用火星已有的资源。答案在于简单的生物矿化过程，这个塑造了地球地貌数十亿年的生物过程。在这种自然现象中，细菌、真菌和微藻等适应性强的微生物通过新陈代谢产生矿物质。珊瑚礁经久不衰的形成便是一例。

通过筛选能适应酸性湖泊、火山土壤等极端环境的微生物，该研究旨在将一片荒芜的火星改造为充满活力的人类家园。

微型施工队

基于火星车获取的火星风化层成分数据，该研究评估了多种微生物矿化方法以制造坚固的建筑材料。此项工作将生物水泥技术确定为首选技术；这是一种在室温下能高效生产天然水泥（碳酸钙）的微生物过程。

其运作依赖于两种细菌之间的强大伙伴关系：巴氏芽孢八叠球菌和拟色球藻。拟色球藻是一种坚韧的蓝细菌，属于极端微生物。它擅长在类似火星的条件下生存，例如高紫外线辐射和低湿度环境。有趣的是，它通过释放氧气并为伙伴细菌分泌保护性粘液来为风化层注入生机。

另一方面，巴氏芽孢八叠球菌是主要的建造者。这种细菌分泌一种酶，促使碳酸钙沉淀或结晶，从而将风化层颗粒粘合在一起，形成坚固的固体块。

此外，该系统为在火星表面实现真正的闭环可持续性提供了潜力。拟色球藻产生的氧气可以输送给宇航员的生命支持系统。而代谢副产物，特别是来自巴氏芽孢八叠球菌的氨，则可以输入火星农业系统。

然而，这一梦想面临着来自地球的限制。真正能将火星风化层样本带回地球进行最终测试的"火星样本返回"任务目前已被推迟。

在火星上建造家园的道路漫长而复杂。利用地球上生命最微小、最古老的"技巧"，人类正朝着将这颗红色星球变成家园的目标，迈出大胆的生物步伐。

该研究成果于12月2日发表在《微生物学前沿》期刊上。

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