火星这颗太阳系里最像地球的红色星球，以其神秘的面貌和类地特征吸引着世人的关注。它虽被称为地球的“孪生兄弟”，却因严酷的自然环境，目前并不适宜人类直接居住。
然而，科学家将宇航员送上火星的宏伟愿景愈发坚定，他们探索并试图改造火星的脚步也并未停歇。澳大利亚对话网站在近日报道中指出，科学家或许可以通过合成生物学这一前沿科技改变火星，让这颗荒芜的星球有朝一日能变成人类的新家园。
将生命系统工程化，支撑技术突飞猛进
合成生物学是一门新兴的交叉学科，它将生物学、物理学、化学等多个学科的知识融合在一起，旨在构建新型的生物系统或制造人们需要的生物产品。
英国爱丁堡大学生物学家杰米·戴维斯解释说，合成生物学的本质，在于运用基因工程等生物技术，或改造现有生物体为我所用，或创造新的有机体。简而言之，就是“将生命系统工程化的技术”。
支撑这一领域的基因编辑和基因测序等技术正突飞猛进。例如，赢得诺贝尔奖的“基因魔剪”CRISPR/Cas9技术，让基因编辑变得更精准、快捷和经济。英国牛津纳米孔技术公司研发的MinION手持设备，让NASA宇航员能在国际空间站对微生物基因组进行测序。
NASA表示，MinION技术拥有巨大潜力，可以在太空中识别微生物、监测人类与微生物变化，甚至有助于检测宇宙中其他基于DNA形式的外星生命。该技术能够快速、准确了解生物体的结构和序列，也为更改生物体的序列和结构奠定了坚实基础。
在这些尖端技术的助推下，合成生物学逐渐走上科学舞台中央。合成生物学先驱、美国生物工程师德鲁·恩迪认为，合成生物学是足以重塑科学、社会和文化的变革力量。在他看来，这项技术将成为解决粮食危机、攻克疾病、治理污染的革命性利器。
咨询公司麦肯锡2020年曾预测，在未来10—20年内，由合成生物学主导的产业经济价值将高达4万亿美元，全球60%的产品可以用合成生物学技术生产或再利用。
美国火星学会、NASA和英国皇家学会认为，合成生物学领域的突破为太空探索注入了澎湃动力和全新可能。从改造火星环境到建立火星基地，合成生物学有望为人类的星际梦想铺设通途。
从土壤到大气，多条路径改造火星
具体如何实施呢？英国曼彻斯特城市大学科学哲学副教授塞缪尔·麦基提出了几个充满想象力的思路。
首先，人们可以让微生物吞噬火星上的有害辐射。在地球上，某些细菌和古细菌早已展现出惊人的生存能力：栖热水生菌在沸泉中怡然自得，嗜冷微生物则在苦寒之地生生不息；更令人惊奇的是，一些能够吸收辐射和有毒物质的嗜极性微生物，正在地球上的石油泄漏区和放射性污染场地大显身手。水熊虫用5亿年进化史证明，生命的韧性远超想象，生存智慧可以突破物理极限。这些“极端环境专家”或许可以帮助科学家设计出耐寒、耐高辐射的微生物，然后在火星上帮助人类抵御极端环境。
接下来，在改造微生物的同时净化火星土壤。火星土壤富含对人类有毒的高氯酸盐，但科学家发现，反硝化菌、硫酸盐还原菌等某些厌氧微生物，竟然可以把高氯酸盐当“食物”大快朵颐，并通过自身独特的代谢途径，将其转化为无害的氯离子。早在2010年，NASA艾姆斯研究中心就启动了太空合成生物学研究项目，其中之一就是研究如何让一些细菌变身为“土壤清洁工”，来处理火星土壤中的高氯酸盐。
更令人振奋的是，微生物或许还能重塑火星大气。古老的地球上，蓝藻繁盛，它们通过增加氧气含量，改变了地球大气层的成分，为人类登场搭建了舞台。火星上大气极其稀薄，主要由二氧化碳构成。从理论上讲，科学家可以设计出能够在火星环境中生存并释放出氧气和氮气的微生物。
此外，火星目前的温度对于人类来说太冷了，其平均温度约为-27℃。如何使火星表面变暖呢？一个设想是在其太空轨道上安装反光镜，加热火星并融化其冰层。但这一阶段据说至少需要200年，合成生物学从理论上来说可以大大加快这一进程。早在2019年科学家就提出，利用合成生物学设计微生物，使其能够在火星上产生温室气体，通过温室效应来提升火星温度。
可能导致意外后果，仍需考虑生态影响
基因工程和微生物研究领域的突破，或许能帮助人类在火星上生存。然而，改造火星环境绝非易事，微生物改造工程涉及的技术目前很多只是“纸上谈兵”，具体实施方面也面临诸多困难。
合成生物学平台虽有其独特优势，如自我复制，可灵活生产食物、材料及特殊化合物，但在火星低重力环境下，生物反应器如何运转？太空辐射将给微生物带来何种影响？这些问题都需要科学家深入探索。
更值得深思的是，将工程微生物引入火星生态系统，可能导致意外后果，例如破坏火星原本可能拥有的生命形式。
恩迪认为，科学家应该就相关问题进行公开讨论，如将合成生物引入火星可能带来的潜在生态影响，此类行动应该遵循的准则等，这对于未来的火星任务至关重要。
火星这颗太阳系里最像地球的红色星球，以其神秘的面貌和类地特征吸引着世人的关注。它虽被称为地球的“孪生兄弟”，却因严酷的自然环境，目前并不适宜人类直接居住。
然而，科学家将宇航员送上火星的宏伟愿景愈发坚定，他们探索并试图改造火星的脚步也并未停歇。澳大利亚对话网站在近日报道中指出，科学家或许可以通过合成生物学这一前沿科技改变火星，让这颗荒芜的星球有朝一日能变成人类的新家园。
将生命系统工程化，支撑技术突飞猛进
合成生物学是一门新兴的交叉学科，它将生物学、物理学、化学等多个学科的知识融合在一起，旨在构建新型的生物系统或制造人们需要的生物产品。
英国爱丁堡大学生物学家杰米·戴维斯解释说，合成生物学的本质，在于运用基因工程等生物技术，或改造现有生物体为我所用，或创造新的有机体。简而言之，就是“将生命系统工程化的技术”。
支撑这一领域的基因编辑和基因测序等技术正突飞猛进。例如，赢得诺贝尔奖的“基因魔剪”CRISPR/Cas9技术，让基因编辑变得更精准、快捷和经济。英国牛津纳米孔技术公司研发的MinION手持设备，让NASA宇航员能在国际空间站对微生物基因组进行测序。
NASA表示，MinION技术拥有巨大潜力，可以在太空中识别微生物、监测人类与微生物变化，甚至有助于检测宇宙中其他基于DNA形式的外星生命。该技术能够快速、准确了解生物体的结构和序列，也为更改生物体的序列和结构奠定了坚实基础。
在这些尖端技术的助推下，合成生物学逐渐走上科学舞台中央。合成生物学先驱、美国生物工程师德鲁·恩迪认为，合成生物学是足以重塑科学、社会和文化的变革力量。在他看来，这项技术将成为解决粮食危机、攻克疾病、治理污染的革命性利器。
咨询公司麦肯锡2020年曾预测，在未来10—20年内，由合成生物学主导的产业经济价值将高达4万亿美元，全球60%的产品可以用合成生物学技术生产或再利用。
美国火星学会、NASA和英国皇家学会认为，合成生物学领域的突破为太空探索注入了澎湃动力和全新可能。从改造火星环境到建立火星基地，合成生物学有望为人类的星际梦想铺设通途。
从土壤到大气，多条路径改造火星
具体如何实施呢？英国曼彻斯特城市大学科学哲学副教授塞缪尔·麦基提出了几个充满想象力的思路。
首先，人们可以让微生物吞噬火星上的有害辐射。在地球上，某些细菌和古细菌早已展现出惊人的生存能力：栖热水生菌在沸泉中怡然自得，嗜冷微生物则在苦寒之地生生不息；更令人惊奇的是，一些能够吸收辐射和有毒物质的嗜极性微生物，正在地球上的石油泄漏区和放射性污染场地大显身手。水熊虫用5亿年进化史证明，生命的韧性远超想象，生存智慧可以突破物理极限。这些“极端环境专家”或许可以帮助科学家设计出耐寒、耐高辐射的微生物，然后在火星上帮助人类抵御极端环境。
接下来，在改造微生物的同时净化火星土壤。火星土壤富含对人类有毒的高氯酸盐，但科学家发现，反硝化菌、硫酸盐还原菌等某些厌氧微生物，竟然可以把高氯酸盐当“食物”大快朵颐，并通过自身独特的代谢途径，将其转化为无害的氯离子。早在2010年，NASA艾姆斯研究中心就启动了太空合成生物学研究项目，其中之一就是研究如何让一些细菌变身为“土壤清洁工”，来处理火星土壤中的高氯酸盐。
更令人振奋的是，微生物或许还能重塑火星大气。古老的地球上，蓝藻繁盛，它们通过增加氧气含量，改变了地球大气层的成分，为人类登场搭建了舞台。火星上大气极其稀薄，主要由二氧化碳构成。从理论上讲，科学家可以设计出能够在火星环境中生存并释放出氧气和氮气的微生物。
此外，火星目前的温度对于人类来说太冷了，其平均温度约为-27℃。如何使火星表面变暖呢？一个设想是在其太空轨道上安装反光镜，加热火星并融化其冰层。但这一阶段据说至少需要200年，合成生物学从理论上来说可以大大加快这一进程。早在2019年科学家就提出，利用合成生物学设计微生物，使其能够在火星上产生温室气体，通过温室效应来提升火星温度。
可能导致意外后果，仍需考虑生态影响
基因工程和微生物研究领域的突破，或许能帮助人类在火星上生存。然而，改造火星环境绝非易事，微生物改造工程涉及的技术目前很多只是“纸上谈兵”，具体实施方面也面临诸多困难。
合成生物学平台虽有其独特优势，如自我复制，可灵活生产食物、材料及特殊化合物，但在火星低重力环境下，生物反应器如何运转？太空辐射将给微生物带来何种影响？这些问题都需要科学家深入探索。
更值得深思的是，将工程微生物引入火星生态系统，可能导致意外后果，例如破坏火星原本可能拥有的生命形式。
恩迪认为，科学家应该就相关问题进行公开讨论，如将合成生物引入火星可能带来的潜在生态影响，此类行动应该遵循的准则等，这对于未来的火星任务至关重要。
本文链接：http://www.gihot.com/news-2-2133-0.html合成生物学能将火星打造成宜居家园吗
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