你可能听说过紫外线伤肤，但其实，我们每天在地球上所接触到的紫外线，只是阳光紫外线中杀伤力较温和的一种。真正致命的，是被臭氧层挡在大气之外的短波紫外线——UVC。它能迅速破坏DNA和蛋白质结构，在医院里常被用来消毒工具和空气。

地衣可耐受UVC的照射示意图（图片来源：作者使用AI生成）

科学家曾一度认为，如果一个星球缺乏类似地球的臭氧层，像UVC这样强烈的辐射就会让生命望而却步。于是，火星、系外行星上的生命设想似乎变得遥不可及。然而，一项刚刚发表的研究，颠覆了这一假设。一种生活在莫哈维沙漠地表的微小地衣，在长达三个月、强度远超火星日照的UVC照射下，依然顽强存活，并且恢复了光合作用。

三个月高剂量UVC照射，它为什么没死？

2020年，沙漠生态学家亨利在美国莫哈维沙漠进行野外工作时，注意到地面上覆盖着一层黑褐色的地衣。这种地衣名为 Clavascidium lacinulatum，是一种真菌与藻类共生体，外观深色、贴地而生，常见于干旱环境。黑色外壳引起了他的好奇——它是否具备某种特殊的防晒功能？

地衣（图片来源：参考文献[1]）

回到实验室后，研究团队展开了一个极具挑战性的实验。他们用一台专门定制的紫外线灯，对这种地衣进行终极考验，连续三个月，全天候照射254纳米波长、55瓦/平方米强度的UVC。这种强度比火星地表可能遭遇的紫外辐射还高20倍。作为对照，团队还用同样的设置暴露了两种“耐受性强”的微生物。一种是与地衣共生的藻类以色列蚁藻（Myrmecia israelensis），另一种是广为人知的辐射之王——极端抗辐射细菌（Deinococcus radiodurans）。

结果震惊所有人：后两者在一分钟内全部死亡，而这株地衣竟然撑过了整整三个月！虽然藻类细胞的活性有所下降，但仍有超过一半存活。更重要的是，这些存活下来的细胞还能在培养皿中长出新的绿色群落，意味着它们不仅没有被杀死，还保留了繁殖能力。

Myrmecia israelensis和Deinococcus radiodurans在一分钟内全部死亡（图片来源：参考文献[1]）

研究人员进一步测试了地衣的光合作用能力。他们使用荧光仪监测藻类的量子产率（Quantum Yield），发现即便在高强度UVC照射后，藻类仍能在24小时内部分恢复光合效率。相比之下，那些失去真菌保护的纯藻类样本，在一分钟内就彻底失活，不再具备恢复可能。

地衣的“防晒衣”是什么？

地衣是自然界中真菌与藻类精妙合作的典范。在这个共生体系中，真菌构建起整个地衣的立体架构，它用致密的上皮层为内部的藻类伙伴撑起“防晒服”，阻挡强烈光照和干燥侵袭。用疏松多孔的髓层打造“海绵储水系统”，既储存宝贵水分又保证气体交换。真菌还伸出特殊的附着结构，将整个共生体牢牢固定在基质上。而藻类则通过光合作用源源不断地为这个微型生态系统输送能量。正是这种各司其职又相互依存的完美配合，让地衣成为地球上最顽强的生命形式之一，从炎热的沙漠到寒冷的极地都能找到它们的身影。科学家们发现，地衣之所以能在UVC辐射下存活，关键在于一层由真菌构成的厚实外壳，里面沉积了大量特殊的次级代谢物，也就是俗称的“地衣酸”。

这些化合物的组成并不简单。通过液相色谱-质谱联用技术，研究团队检测出其中一类芳香族代谢物的分子式为 C₁₀H₁₄N₂O₅，并且其在254纳米处有明显吸收峰——恰好对应实验中使用的UVC波长。也就是说，这些化合物就像紫外线捕手，能在光线进入细胞前就将其吸收、中和，从而保护底层的藻类不受损伤。

地衣防晒的一类芳香族代谢物的吸收峰（图片来源：参考文献[1]）

这种机制非常类似塑料工业中的抗紫外添加剂，许多耐光材料也是通过在表面掺杂光稳定剂来避免老化。不同的是，地衣这一机制是天然演化的产物，而且效果甚至更佳，实测显示，地衣表皮能完全阻断UVC辐射，光度计在其下方的读数为零，相比之下，即便是1毫米厚的藻类团块，也只能挡下约7%的UVC。

这种对UVC的高耐受性并非专门为此而进化。科学家推测，地衣酸最初演化出来，是为了应对干旱环境中的氧化胁迫。当地衣脱水时，细胞内的抗氧化酶无法工作，因此只能依赖这些非酶类抗氧化物质守住底线。也正是这种功能转移，让它们意外获得了超强的抗紫外能力。

总结

沙漠里的地衣提醒我们，生命的韧性往往超出想象。它凭借真菌构筑的“防晒服“与化学“防晒霜”，在三个月的致命 UVC 轰击下依旧存活、恢复光合作用。对地球而言，这意味着即使臭氧层遭受重创，某些生物或许仍能坚守；对火星和系外行星而言，它让那里会不会有生命这一问题，首次获得了实验证据级的乐观答案。

未来，我们也许能把这种天然防护策略转化为新型抗辐射材料，或用作太空园艺的先驱物种。

参考文献：

[1] Singh, Tejinder, et al. "UVC-Intense Exoplanets May Not Be Uninhabitable: Evidence from a Desert Lichen." Astrobiology 25.6 (2025): 404-413.

[2] Abrevaya, Ximena Celeste, et al. "The UV surface habitability of Proxima b: first experiments revealing probable life survival to stellar flares." Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 494.1 (2020): L69-L74.

[3] Brandt, Annette, et al. "Viability of the lichen Xanthoria elegans and its symbionts after 18 months of space exposure and simulated Mars conditions on the ISS." International Journal of Astrobiology 14.3 (2015): 411-425.

[4] de La Torre, Rosa, et al. "Survival of lichens and bacteria exposed to outer space conditions–results of the Lithopanspermia experiments." Icarus 208.2 (2010): 735-748.

作者丨Denovo科普团队（褚宏伟博士 湖南师范大学硕士生导师；杨超博士）

审核丨邵文亚 福建医科大学副教授

来源: 科普中国创作培育计划

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