《Life Sciences in Space Research》：Bacillus subtilis endospore integrity and viability on simulated Martian regolith in rotational UVC radiation exposures
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本研究针对行星际生命传播（panspermia）理论中微生物存活难题，通过模拟火星不同地质时期壤（JEZ-1/MGS-1/SR）环境，首次发现旋转频率调控的脉冲式UVC辐射可显著影响枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）内生孢子存活率，并揭示存活孢子存在DNA损伤修复基因RecA上调现象，为外星生命迁移模型提供了关键实验证据。
随着人类对火星探测的深入，火星表面可能存在过生命的猜想持续引发科学界关注。行星际传播（panspermia）理论认为，简单生命形式可能通过陨石等载体在行星间迁移，而火星历史上适宜的环境条件使其成为潜在的生命来源地。然而，太空环境中的强紫外线（UV）辐射特别是UVC（100-280 nm）会对微生物DNA造成严重损伤，形成环丁烷嘧啶二聚体（CPD）和6-4光产物（6-4 photoproducts），进而导致细胞死亡。
为验证微生物在星际旅行中的存活可能性，研究者常以内生孢子（endospore）为模型——这类由细菌（如枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis）形成的特殊结构具有极强的抗逆性。但现有研究多聚焦于辐射总剂量效应，忽略了太空碎片旋转导致的脉冲式辐射暴露特性。此外，以孢子存活率作为生命存活指标是否真正反映其基因组完整性，仍是未解之谜。
针对这些问题，由Gregory M Davis等人组成的研究团队在《Life Sciences in Space Research》发表论文，通过模拟三种典型火星壤（Jezero三角洲JEZ-1、当代全球模拟壤MGS-1、富硫壤SR）环境，结合精密旋转辐射装置，系统性分析了枯草芽孢杆菌内生孢子在脉冲式UVC暴露下的存活规律与分子响应。
关键技术方法
研究采用商用火星壤模拟物（JEZ-1、MGS-1）构建实验基质，通过 Schaeffer孢子培养基诱导枯草芽孢杆菌产生内生孢子，经显微验证纯度后接种于壤盘。利用可编程旋转仪（5-40 RPM）耦合UVC辐射舱（Opsytec BS-02）模拟不同转速陨石的辐射脉冲暴露。孢子存活通过转移培养法评估，DNA损伤响应通过qRT-PCR检测RecA基因表达（以16S rRNA为内参），实验均设三重重复。
研究结果
3.1 不同火星壤对内生孢子形成的影响
在代表火星不同地质环境的三种模拟壤中，JEZ-1与MGS-1均支持枯草芽孢杆菌形成活性内生孢子，而富硫壤（SR）显著抑制孢子形成。对照菌金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）在所有壤中均无法存活，表明内生孢子对火星壤环境具有独特适应性。进一步温度梯度实验（30-45°C）证实SR壤的抑制作用非温度敏感性，可能与硫化物引发的半胱氨酸毒性（cysteine toxicity）有关。
3.2 脉冲式UVC辐射对孢子存活率的影响
在相同UVC总剂量（5000 J/m2）下，低速旋转（5 RPM）的孢子存活率显著低于高速旋转（40 RPM）组。例如在JEZ-1壤中，40 RPM组存活率较5 RPM组提高约3倍。这一反直觉现象表明，辐射暴露模式（非仅总剂量）是影响孢子存活的关键因素，快速旋转产生的短暂“光照-黑暗”循环可能削弱UVC的累积损伤效应。
3.3 存活孢子的DNA损伤响应
通过qRT-PCR检测发现，所有经UVC暴露后存活的孢子均出现RecA基因（SOS响应关键因子）显著上调（***P ≤ 0.001）。且低速旋转组的RecA表达水平更高，提示其基因组损伤更严重。该结果在无壤玻璃片对照实验中得以验证，排除火星壤本身对基因表达的干扰，证实孢子存活≠基因组完整。
结论与意义
本研究首次将天体旋转动力学与微生物分子响应相耦合，揭示脉冲式辐射可通过降低UVC穿透效率提升孢子存活率，但幸存者普遍存在DNA损伤修复机制激活。这挑战了当前以孢子存活为单一指标的星际生命传播模型，强调需引入基因组完整性评估。此外，富硫环境对孢子形成的抑制提示火星局部地质化学特征可能成为生命迁移的“生态过滤器”。该研究为系外生命探测策略提供了新维度——高速旋转的小型陨石或成为生命跨行星传输的更优载体，而RecA等分子标志物可作为评估外星生命存活质量的关键指标。
