人類與種菜的淵源始于很久很久以前。

雖然許多過(guò)分簡(jiǎn)單化的科普材料會(huì)把“進(jìn)化”說(shuō)成是一種單向度的“發(fā)展進(jìn)步”，但事實(shí)上，物種的基因突變從來(lái)都是混沌、隨機(jī)而無(wú)序的。一些不那么好使的基因突變，也有可能陰差陽(yáng)錯(cuò)地發(fā)生并保留下來(lái)。在上千萬(wàn)年之前，當(dāng)人類的祖先還是一群樹(shù)棲動(dòng)物時(shí)，一次偶然的基因突變讓我們失去了關(guān)鍵基因，無(wú)法自行在體內(nèi)合成維生素C，而這一突變?cè)诋?dāng)時(shí)沒(méi)有形成任何影響——畢竟，住在樹(shù)上的人類祖先有吃不完的樹(shù)葉和水果，維生素C的補(bǔ)充并無(wú)問(wèn)題。

(資料圖)

* 橙子、橘子等水果中含有大量的維生素C

但是，隨著人類的進(jìn)化，問(wèn)題就來(lái)了。離開(kāi)了樹(shù)木的人類不得不從蔬菜水果中攝入必要的維生素，而當(dāng)野生資源不足時(shí)，種植就變成了唯一選擇。

與相對(duì)更加重要的糧食作物相比，人類對(duì)蔬菜水果的培植要稍微晚一些，但也仍有數(shù)千年的歷史。在三千年前開(kāi)始形成的《詩(shī)經(jīng)》中，就提到了葵、蒲、藕、韭、菌、瓜等諸多蔬菜類食物，其中相當(dāng)一部分是人工栽培的。而即便在維生素已經(jīng)可以通過(guò)工業(yè)手段合成的現(xiàn)代，由于食用蔬菜已經(jīng)與人類的文化與習(xí)慣深深融合，因此，蔬菜的培植仍然繼續(xù)發(fā)展進(jìn)行著……而對(duì)于試圖走向星辰大海的人類而言，如果要到其它天體上長(zhǎng)期定居，那么，在當(dāng)?shù)胤N菜也會(huì)成為一個(gè)必要課題。

對(duì)于這項(xiàng)課題的研究其實(shí)并不罕見(jiàn)，而且在過(guò)去的很長(zhǎng)時(shí)間中，結(jié)論都相對(duì)樂(lè)觀：在不止一次實(shí)驗(yàn)中，以脫水干燥過(guò)的火山灰土模擬的月壤或火星土壤種植植物的努力都取得了成功，這使得許多人相信，在地球之外的土壤中種菜，至少不是件無(wú)法做到的事兒。因此，不少科幻作品中“順理成章”地出現(xiàn)了類似的橋段，比如《火星三部曲》等，其中最著名的就是以其科學(xué)知識(shí)“硬度”著稱的《火星救援》。

* 電影《火星救援》中，主角在火星上種植土豆

在原著小說(shuō)中，主角因?yàn)樵谕瓿苫鹦强瓶既蝿?wù)、準(zhǔn)備返回地球時(shí)意外被擊傷，因此被困在了火星表面，而救援將在很久之后才會(huì)抵達(dá)。為了確保自己生存下去，他找到了幾個(gè)本來(lái)打算用于節(jié)日慶祝聚餐的生土豆，將它們播種下去作為糧食——自然，作者也很清楚，極度干燥、貧瘠的火星土本身無(wú)法直接用于種土豆，不過(guò)，在小說(shuō)中，主角設(shè)法弄到了足夠的水，并利用糞便中的有機(jī)物和微生物改造了土壤，然后進(jìn)入了按部就班種植和收獲土豆的階段。哪怕為了戲劇性，故事中被強(qiáng)行安插了幾個(gè)意外，但最后的結(jié)局依然是土豆?jié)M倉(cāng)、有驚無(wú)險(xiǎn)。

不過(guò)，最近由佛羅里達(dá)大學(xué)進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，小說(shuō)中的這種描述或許過(guò)分樂(lè)觀了：在這次實(shí)驗(yàn)中，研究小組費(fèi)盡功夫申請(qǐng)到了12克月壤（這一步比實(shí)驗(yàn)本身難多了，足足花了十五年才成功。所以這類課題可不適合作為研究生的畢業(yè)論文），分別來(lái)自于阿波羅11、12、17號(hào)任務(wù)的采集所得，用于培育植物。由于可用的月壤太少（畢竟地球和月球之間的“物流”實(shí)在成本過(guò)高），這些月壤被分為12份1克的小份，種植的植物被選擇為擬南芥。

* 通過(guò)肉眼看到的月壤，就像黑色的沙土，但顆粒更細(xì)，并且干燥沒(méi)有水分。但是在顯微鏡下看到的月壤，不僅有了色彩，形狀也各不相同。圖為嫦娥五號(hào)月壤樣品（圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院科學(xué)傳播局科技攝影聯(lián)盟）。

對(duì)于所有對(duì)“外星種菜”這個(gè)話題有些了解的人而言，擬南芥這種植物都不會(huì)讓他們感到陌生：這種細(xì)弱的一年生草本植物植株小、生存能力強(qiáng)、每代成長(zhǎng)周期短（從發(fā)芽到開(kāi)花不足六周），而且基因組簡(jiǎn)單、已經(jīng)被相對(duì)透徹地研究過(guò)，因此適合作為實(shí)驗(yàn)植物和惡劣環(huán)境下的“開(kāi)路先鋒”。在許多年前，就有人提議利用無(wú)人探測(cè)器在火星表面試種轉(zhuǎn)基因擬南芥，以測(cè)試在火星種植植物的可行性。當(dāng)然，這一計(jì)劃最終未能實(shí)現(xiàn)，但這次，這些不起眼的小草還是通過(guò)被栽入月壤的方式，在地球上曲線實(shí)現(xiàn)了“長(zhǎng)在外星土地上”的夢(mèng)想。

* 擬南芥已成為全球應(yīng)用最廣泛的模式植物，被譽(yù)為“植物中的果蠅”

當(dāng)然，就像《火星救援》的主角一樣，這次研究的參與者們也很清楚，直接在月壤里種東西顯然不行，因此，他們也對(duì)手頭這點(diǎn)少得可憐的月壤進(jìn)行了必要的改造：在月壤下方，研究人員墊了7毫米厚疏松多孔的棉巖，將準(zhǔn)備好的水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)儲(chǔ)存了進(jìn)去，然后覆蓋了一層0.45微米的濾膜，并將每份一克的月壤蓋在上面，讓含有營(yíng)養(yǎng)的水分可以通過(guò)滲透作用進(jìn)入月壤、維持?jǐn)M南芥的生長(zhǎng)。從理論上講，做到了這一步之后，月壤的改造已經(jīng)完成了，接下來(lái)只需要等待著新生命破土而出，為全世界帶來(lái)希望……

當(dāng)然，新生命確實(shí)破土而出了：種植在12份月壤樣本內(nèi)的擬南芥種子（2-4粒，因?yàn)轶w積是在太小，是用移液槍“播種”下去的）全都成功萌發(fā)，另一批擬南芥則按照“老規(guī)矩”種在人造的模擬月壤內(nèi)，作為實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照組。不過(guò)，在萌發(fā)后僅僅一個(gè)星期，真實(shí)月壤中播種的擬南芥就出了問(wèn)題：它們的根系生長(zhǎng)遠(yuǎn)比對(duì)照組緩慢，整體長(zhǎng)勢(shì)也相當(dāng)之差，一部分?jǐn)M南芥甚至直接停止了生長(zhǎng)。而在播種三周后，對(duì)收割的擬南芥進(jìn)行的基因測(cè)序表明，種植在真實(shí)月壤中的擬南芥基因組內(nèi)表達(dá)出了大量抗鹽、抗金屬、抗氧化基因，這是模擬月壤中種植的擬南芥未曾出現(xiàn)的情況。換言之，真實(shí)月壤對(duì)植物生長(zhǎng)的脅迫因素顯然要遠(yuǎn)超過(guò)模擬月壤。

雖然在實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布后，一部分對(duì)于“報(bào)喜”有著近乎強(qiáng)迫癥般愛(ài)好的網(wǎng)絡(luò)媒體和自媒體立即開(kāi)始打出了諸如“外星種菜成為可能！”“攻克了外星種菜難關(guān)！”之類的標(biāo)題進(jìn)行炒作，但事實(shí)上，實(shí)驗(yàn)本身的結(jié)果顯然難言成功。正所謂“實(shí)踐出真知”，利用真實(shí)月壤培植的擬南芥的糟糕長(zhǎng)勢(shì)恰恰表明，光是指望在月球（很可能也包括火星）的土壤中加入足夠的水和養(yǎng)分就拿來(lái)種植作物的想法，顯然是不太靠譜的。而過(guò)去進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)，事實(shí)上并不足以充分模擬這些地球之外土壤的理化性質(zhì)對(duì)植物的影響，其參考價(jià)值極為有限。更重要的是，這些實(shí)驗(yàn)還是在地球大氣之內(nèi)進(jìn)行的，如果真像許多科幻作品里所描述的那樣，直接將植物栽在火星表面“改善環(huán)境”，結(jié)果恐怕會(huì)非常不容樂(lè)觀。

當(dāng)然，這并不是說(shuō)，在離開(kāi)地球之后，我們就一定和綠色植物無(wú)緣：一個(gè)最為簡(jiǎn)單的辦法，是放棄直接在土壤中種植植物，改為水栽。這樣不但更加節(jié)省空間，而且也相對(duì)更為可控（栽培用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水都可以依靠循環(huán)利用獲?。踔猎谕耆忾]的小型居住區(qū)內(nèi)也可以種出各類蔬菜來(lái)。除此之外，通過(guò)基因技術(shù)改良植物本身、使其能夠適應(yīng)脅迫條件更多的土壤和當(dāng)?shù)丨h(huán)境，也是一種可行之道，只不過(guò)，這條路上需要突破的障礙會(huì)更多，也更困難。

但毋庸置疑，正如過(guò)去數(shù)十萬(wàn)年的人類進(jìn)化史所說(shuō)明的那樣，只要有可能做到，人類就一定會(huì)帶著與自己共存的物種擴(kuò)散與繁衍。即便很少會(huì)一帆風(fēng)順，但“走出去”永遠(yuǎn)都是人類種群最強(qiáng)勁的原初驅(qū)動(dòng)力。

本文來(lái)自： 中國(guó)數(shù)字科技館

標(biāo)簽：