缺水休眠，吸水复活，它就是地球上的三体人？

它，就是齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）。

荒漠绝境中的生命奇迹

黄沙漫卷，烈日如炙。新疆北部准噶尔盆地中央的古尔班通古特沙漠是中国第二大沙漠，拥有极为严酷的自然条件。这里白天的地表温度最高可达65℃，昼夜平均温差在40℃以上，年降水量不足150毫米，而蒸发量却超过2000毫米。再加上常年肆虐的风沙和强烈的紫外线，对于大多数生命而言，在这片土地上的每一秒都是对生存的考验。齿肋赤藓却在此繁衍了亿万年，成为沙漠生物结皮中最核心的优势物种。

一望无际的古尔班通古特沙漠

（图片来源：参考文献[4]）

什么是生物结皮？当你漫步在沙漠中，会发现有些地方的沙土表面覆盖着一层薄薄的“地毯”，这就是由齿肋赤藓、蓝藻、地衣等组成的生物结皮。它们给沙漠穿上了一层“防护衣”，不仅能降低起沙风速、减少扬尘，还能提升土壤的持水量和肥力，被科学家称为“地球的活皮肤”。而齿肋赤藓，就是其中最关键、最坚韧的部分之一。

沙漠中的生物结皮（左）与齿肋赤藓（右）

（图片来源：参考文献[4]）

齿肋赤藓的生存智慧，首先体现在其“以静制动”的脱水休眠术。当沙漠进入漫长的干旱期，它会逐渐失去体内近98%的水分，蜷缩起来变成一团干燥的黑褐色“枯草”。此时，它给自己的生命按下了暂停键，但这并非意味着死亡，而是进入一种深度休眠状态。这种状态让它能抵御十余年的干旱，就像三体人一样，静静地等待着雨水的召唤。

脱水98%后的齿肋赤藓（A，引自参考文献[4]）和自然状态下干湿对比（B，引自参考文献[2]）

一旦雨水降临，奇迹便会发生：在雨滴落下的瞬间，皱缩的叶片会迅速舒展，墨色的躯体逐渐变得翠绿，光合作用在几秒内恢复，整个过程快得让人难以置信。实验发现，即使脱水后的齿肋赤藓被储存在-196℃的液氮中30天，或是- 80℃的超低温冰箱里5年，只要重新补水，依然能成功复活，真可谓三体人本体！

脱水后在-80℃冻存3-5年（左）或-196℃下储存15-30天，补水后依然能够成功复活（图片来源：参考文献[4]）

藏在微观世界里的生存密码

齿肋赤藓的超能力，并非凭空而来。在它微小的身躯里，藏着一套经过亿万年进化锤炼出的“生存装备”，从形态结构到生理机制，每一处都精准适配荒漠环境。

湿润的齿肋赤藓（A）及其叶片（B）和叶尖（C）（图片来源：参考文献[5]）

干燥时，齿肋赤藓的叶片会强烈背卷，紧紧贴在茎上，把暴露面积压缩到最低，从而降低水分蒸发。此外，叶片表面布满了马蹄形的细疣和透明的鳞片，这些微小的结构既能反射强光、降低体表温度，还能减少风沙对植株的磨损。更神奇的是，叶片中部的中肋粗壮有力，叶尖突出一截0.5-2毫米长的白色芒尖，这正是齿肋赤藓的“秘密武器”。

叶背面的角质层纹饰及鳞片等附属物（图A）；叶腹面的角质层纹饰及细疣（图B）（图片来源：参考文献[1]）

起初，科学家以为芒尖只是用来反射紫外线的“遮阳伞”，但通过环境扫描电子显微镜观察发现，这根纤细的芒尖上，竟然分布着纳米、微米、毫米、厘米四级尺度的水分收集系统。纳米级的凹槽收集凝结露水，能捕捉空气中的水分子形成水核；微米级的沟槽负责汇集雾滴，形成水膜；而芒尖上密布的齿刺，会进一步增大吸水面积，将水膜聚集成水滴。

苔藓芒表面的扫描电子显微照片及局部放大（图片来源：参考文献[3]）

在毛细作用的驱动下，这些水滴能以每秒10-20毫米的速度，从芒尖顶端快速输送到叶片基部，整个过程仅需0.1秒。当遇到降雨时，密集的芒尖还能缓冲雨滴的冲击力，避免水分飞溅流失，让叶片充分吸收水分。这套“自上而下”的集水装置，让齿肋赤藓在缺水的荒漠中，牢牢抓住每一丝可利用的水分。

环境扫描电子显微镜照片从a-f显示：随时间和压力不断增加，苔藓芒表面不断发展的凝结水覆盖纳米槽（紫色箭头）并最终填充了芒上的微米槽（黄色箭头）（图片来源：参考文献[3]）

除了高效的集水系统，齿肋赤藓的细胞结构也暗藏玄机。科学家通过透射电镜观察发现，即使在完全干燥的状态下，它的叶绿体双层膜依然保持完整，关键的细胞器虽然收缩，但并未解体。这种结构让齿肋赤藓在脱水时能保留核心的光合器官，一旦重新获得水分，就能快速恢复生理活性。

A：完全湿润状态下的叶绿体超微结构；B：脱水6小时的叶绿体超微结构；C：完全干燥状态下的叶绿体超微结构；箭头：叶绿体双层膜（图片来源：参考文献[2]）

在繁殖方式上，齿肋赤藓也展现出极强的适应性。它不依赖孢子，而是通过“碎片分身”进行繁殖，当它的茎、叶、假根掉块碎片进沙土，很快就会开始生长，形成原丝体。原丝体的细胞短粗、胞壁厚实、细胞质高度浓缩，能抵御干旱胁迫。此外，原丝体还会进一步发育成短枝群，同样可以断裂形成新的植株。这种繁殖策略让齿肋赤藓能在环境适宜的时候快速扩大种群，在沙漠中站稳脚跟。

原始细胞开始发育（A），侧枝聚集生长（B），形成新的植株（C）（图片来源：参考文献[1]）

火星地表的极限挑战

如果地球上的荒漠已经是高难度的生命试炼场，那么火星几乎称得上是生命的禁区。这颗红色星球的表面没有液态水，大气稀薄（95%以上是二氧化碳），温度最低可达- 130℃，还充斥着强烈的宇宙辐射和紫外线。如果人类未来准备在火星建立生态系统，首先就需要能再如此恶劣环境下扎根的“先锋植物”。齿肋赤藓凭借自身的超能力，成为了强有力的候选者。

科学家利用实验装置模拟了火星的极端环境。当齿肋赤藓被放入“火星舱”中，接受长达7天的试炼后，奇迹再次发生：它不仅存活了下来，在恢复培养30天后，还长出了新的枝条，再生率达到 100%。

 中国科学院行星大气模拟设施（A）及齿肋赤藓在实验舱中进行测试（B）（图片来源：参考文献[4]）

更令人惊叹的是，除了脱水和低温，齿肋赤藓还能抵御超强伽马辐射，其半致死剂量高达5000戈瑞，是人类耐受能力的1000-2000倍！如此强大的辐射耐受能力，甚至超过了以抗逆性著称的水熊虫。

科学家分析，在模拟火星的环境中，齿肋赤藓的多层级适应机制发挥了协同作用：干燥环境下的低代谢状态减少了能量消耗，完整的细胞结构抵御了低温和辐射损伤，高效的水分利用系统能快速捕捉可能存在的微量水汽。这些特质使其成为目前最适合火星拓荒的植物之一。

也许在未来人类登陆火星后，可以先将齿肋赤藓的孢子或植株碎片送到火星表面，让它们在特定区域形成生物结皮。这些“火星苔藓”会通过光合作用产生氧气，通过固碳作用改善大气成分，并逐步提升火星土壤的肥力和稳定性，为后续高等植物的种植和生态系统的建立打下基础。

结语

参考文献：

 [1] 郑云普等. 荒漠藓类结皮层中齿肋赤藓形态结构适应性及其原丝体发育特征. 中国沙漠，2009,29（05）：878-884
[2] 魏美丽等. 脱水对生物结皮中齿肋赤藓光合色素含量和叶绿体结构的影响. 中国沙漠，2010，30（06）：1311-1318
[3] 吴楠等. 武装到纳米孔——齿肋赤藓独特的集水系统. 大自然，2018（04）：58-61
[4] Xiaoshuang Li, et al. The extremotolerant desert moss Syntrichia caninervisis a promising pioneer plant for colonizing extraterrestrial environments. The Innovation. 2024,05(04):1-9
[5] 高谦等. 中国苔藓植物图鉴，南天书局，2003.

李勃，陕西省生物农业研究所副所长。