通过研究冰岛火山喷发后形成的新熔岩，科学家发现微生物最初通过空气中的土壤颗粒到达这片不毛之地。尽管环境极端恶劣，最初的生命难以存活，但在经历第一个冬天后，微生物群落开始变得更加多样和稳定。这一研究揭示了生命在荒芜表面定殖的可预测过程，为探索火星等其他星球上可能存在的生命提供了线索。
一片全新的“不毛之地”
冰岛的法格拉达尔斯菲亚尔火山在 2021 年至 2023 年间多次喷发，为科学家提供了一个独特的天然实验室。每次喷发后，滚烫的熔岩都会覆盖周围的生态系统，形成一片完全无菌的表面。
“从地下喷出的熔岩温度超过华氏 2000 度，所以它显然是完全无菌的……它是一块白板，为理解微生物如何定殖提供了天然的实验室。”
这个“干净”的起点，让研究人员可以精确追踪生命从零开始扎根的全过程，这对于理解火星等拥有古老火山岩的星球至关重要。
最初的开拓者：来自空中的微生命
微生物是光秃表面的第一批殖民者。研究发现，它们最初的到来并非偶然。
- 主要来源： 最早的微生物主要来自 空气中的土壤和颗粒物，被风吹到新冷却的熔岩上。
- 严酷的生存挑战： 新的熔岩 炎热、干燥且营养贫乏。只有像 Udaeobacter sp. 这样极其顽强的细菌才能在几乎没有营养的情况下短暂存活。
- 脆弱的开始： 这些早期的开拓者并不能长久立足。在喷发后的 100 天内，这里的生命密度极低，与地球上最干旱的阿塔卡马沙漠相当。许多早期定居的微生物在第一个冬天后就 大幅减少甚至消失。
冬季后的转折
寒冷的冬季成为微生物群落演变的关键转折点。当研究人员在冬天过后再次采样时，发现了惊人的变化。
“看到冬天过后发生的巨大转变，这非常惊人……而且它在三次不同的火山喷发中都如此可复制和一致——我们没有预料到这一点。”
冬季过后，新的微生物群落开始形成，这次它们的主要运输工具是 雨水。这个阶段的微生物群落展现出更强的生命力。
一个可预测的生命定殖模式
随着时间的推移，熔岩上的生命演变显示出一个清晰的模式。
- 趋于稳定： 到了第三年，微生物群落变得 更加稳定，物种间的更替减少。
- 相似的物种： 最终存活下来的许多物种，与在冰岛和夏威夷其他火山上发现的物种相似。
- 可预测的轨迹： 研究结果表明，生命在一个荒芜熔岩表面的定殖过程遵循着一个 可预测的轨迹。
这个模型不仅解释了地球上生命如何在极端环境中扎根，也为科学家思考 火星等其他星球 是否可能遵循类似模式提供了重要线索。