火星的地壳上部覆盖着37亿年前的大规模火山活动喷发的溶岩。最近的卫星观测发现，火星地下深处存在生命活动所需的液体水，指出了火星上存在外星生命的可能性。由于火星上没有基于板块构造论的地壳运动，与地球相同年代的岩石相比，表层岩石因热和压缩而发生的蚀变非常小。另外研究还表明，30亿年前火星的地表有水存在，如果30亿年前火星上有生命诞生并在火星表面上生活，那么在宇宙空间的真空和低温的冷冻干燥效果下，有望发现保存完好的生命痕迹。
要想获得火星存在生命的决定性证据，需要以高灵敏度和高精度分析调查卫星带回地球的火星岩石样本。不过，样本带回地球后在隔离设施中严密管理，实施高灵敏度、高精度分析时，需要从隔离设施中取出样本。此时，为防止火星生命扩散到地球生态系统中，需采用加热和碱处理的双重灭菌方式。但这样一来，带回样本的主要目的——分析由有机物构成的生物源分子可能会被破坏。
东京大学研究生院理学系研究科的铃木庸平副教授组成的研究团队，利用与覆盖火星地表的溶岩相似的海洋地壳上部的玄武岩岩心样本，使岩石内部的微生物细胞实现可视化，成功测量了细胞密度（参考相关文献）。该方法不仅能用来调查火星返回的样本中是否存在生命，还可用来检测过去的生命活动痕迹。不过，要想利用这种分析方法，需要将样本从隔离设施中取出，所以需要开发出将样本灭菌后也可以进行分析的技术。
因此，研究团队尝试在碳酸钙晶粒中封入微生物进行灭活，然后利用上述分析方法调查了能否从封入的微生物中检测出细胞。试验使用了作为传染病研究的模型生物——T4噬菌体，T4噬菌体仅感染大肠杆菌（学名：Escherichia coli）和细菌。形成碳酸钙晶体时，首先使其与饱和氯化钙溶液（重量百分比为50％）发生反应。发生反应后调查大肠杆菌的繁殖能力和T4噬菌体的感染能力发现，在1分钟的反应时间里，二者的繁殖能力和感染能力均丧失（图1）。
图1：感染T4噬菌体的大肠杆菌的繁殖曲线。感染未进行碳酸钙处理的病毒的大肠杆菌停止繁殖（蓝色圆圈），与氯化钙发生反应（绿色×）以及形成碳酸钙的病毒丧失感染能力，开始感染后也与没有感染病毒的大肠杆菌（红色三角）一样继续繁殖。
另外，研究团队在氯化钙溶液中加入小苏打碳酸氢钠形成碳酸钙晶体，利用岩石内生命分析技术确认了封入晶体中的大肠杆菌的状态（图2）。观察发现，晶体清晰地维持了细胞的形状，还保留了DNA分子。从这些结果来看，可以说通过此次研究成功开发出了同时实现生命检测和灭活的技术。
图2：封入碳酸钙晶粒中的微生物细胞（白色箭头）的荧光显微镜照片。淡绿色区域为碳酸钙晶粒，橙黄色是掺入碳酸钙晶粒中的矿物颗粒。白色虚线表示树脂与晶粒的边界。
今后将在各种生物中试验该处理方法，如果能确立为灭菌技术，就可以应用于从火星采集的样本，有助于确保返回地球时的安全性。另外，作为新的病毒灭活技术，这种技术还有望应用于新冠病毒等病毒的感染对策。
参考文献
题目：Deep microbial proliferation at the basalt interface in 33.5-104 million-year-old oceanic crust.
期刊：Communications Biology
DOI：10.1038/s42003-020-0860-1.
题目：Deep microbial colonization in saponite-bearing fractures in aged basaltic crust: Implications for Subsurface Life on Mars.
期刊：Frontiers in Microbiology
DOI：10.3389/fmicb.2019.02793.
题目：Iron-rich Smectite Formation in Subseafloor Basaltic Lava in Aged Oceanic Crust.
期刊：Scientific Reports
DOI：10.3389/fmicb.2019.02793.
题目：Planetary Protection, Mars Soil Sample Return, and the Inactivation of Martian Microorganisms
期刊：Journal of Astrobiology and Space Science Research
DOI：10.37720/jassr.07202020
URL：journalofastrobiology.com/PlanetaryProtectionLifeonMars.html
文：JST客观日本编辑部
