用微生物在火星「建城」？Pioneer Labs培育新型细菌：吃火星土壤、产建筑塑料

编辑丨coisini

火星，就像是地球的孪生兄弟。它们具有相似的南北极、高山峡谷、四季变化及接近的自转周期。然而，火星虽然拥有生命所需的丰富原材料和养分，但这些物质与高氯酸盐等毒素混合在土壤中，使大多数生物难以生长。

为了在火星上种植植物，科学家设计了许多方案，它们大多涉及某种修复措施：冲洗掉土壤中的毒素；从地球带来补充养分给土壤施肥；完全放弃户外种植而采用水培...... 但是这些方法无法规模化。

今天，致力于改造火星的非营利研究机构 Pioneer Labs 宣布成功为火星制造出第一种微生物 ——sPL.001。sPL.001 是一种工程化细菌，它将利用火星土壤、水和处理过的空气中的养分，在火星上建造第一座城市。

Pioneer Labs 不仅制造出 sPL.001，还证明了将它送往火星是安全的。最重要的是，这种微生物消除了改造火星道路上的一个关键风险：它证实了地球生命可以直接利用火星土壤中已有的养分生长。

吃土壤、产塑料

人类要在火星上持续存在，需要在当地生产大宗材料，尤其是聚合物。

Pioneer Labs 尝试利用模拟的 100% 火星资源生产聚羟基烷酸酯（PHA）生物塑料：火星壤衍生的可溶性营养物质、由火星大气电化学固定的乙酸盐以及水。他们筛选了 16 种候选微生物在「火星培养基」中的生长情况，确定 Cupriavidus necator H16 和 Pseudomonas putida KT2440 为有前景的底盘微生物。

累计超过 10^12 次细胞分裂的适应性实验室进化提高了这两个物种对高浓度乙酸盐和浸出火星壤的耐受性。进化后表现最佳的 C. necator 分离株（称为 sPL.001）在模拟火星条件下产生的 PHA 效价较其亲本菌株提高了三倍以上。这些结果确立了一条在火星上生产聚合物的路径，其中消耗性物质完全来源于当地资源，从而使大宗材料生产与地球供应链脱钩。

从生物学角度讲，sPL.001 可以直接从火星土壤、水和处理过的大气中获取其所需的所有养分，包括微量元素。它不需要补充肥料，也不需要预处理材料以去除毒素。这可能是 sPL.001 与其他太空生物学应用方案最大的不同之处。

也就是说，sPL.001 表明，土壤中的成分不会成为决定性障碍。虽然在火星户外种植生物，仍是一个遥远的目标，但利用生物学的自我复制能力扩展到整个星球，仍是一个可行选项。

sPL.001 可以在一个搅拌加热的生物反应器中生长，该反应器保护它免受火星上的极端温度、辐射和压力。在生长过程中，sPL.001 会产生生物塑料，而需要喂入的原材料：火星土壤、水和处理过的空气，这些都可以无限供应。

Pioneer Labs 进一步开展了一项完整的太空生物工艺分析，认为 sPL.001 产生的生物塑料经生物转化、纯化等步骤，可以作为建造人类栖息地的材料，进而打造出一座「城市」。

行星保护

40 亿年前，当地球上生命刚刚开始演化时，火星是一颗温暖湿润的行星，可能对我们所知的生命是友好的。

几十年来，人类一直在探索火星，希望找到生命存在的证据。当我们第一次将一种生物送往火星时，必须确保它绝对没有任何可能变成入侵物种并伤害现存火星生命（如果存在的话）。

Pioneer Labs 表示，sPL.001 在生物反应器内生长时，极其有用，但它在反应器外绝对没有任何生长机会。sPL.001 暴露在火星恶劣条件下，尤其是缺乏液态水时，会迅速被灭菌。此外，Pioneer Labs 刻意避免使用可能能够在火星上自行制造食物的光合生物。

为了详细介绍其设计构想和实验思路，Pioneer Labs 还发表了三篇论文：

• 《Bioplastic Production from simulated 100% in situ Mars resources》：如何利用定向进化改造 sPL.001
• 论文地址：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.14.748363v1
• 《A Framework for Evaluating Forward Contamination Risk for Bio-ISRU Microorganisms》：如何测试将 sPL.001 送往火星是否安全
• 论文地址：https://arxiv.org/abs/2609.12015
• 《Mars Seed: A Reference Architecture for Biomanufacturing Habitats from Martian Resources》：如何利用生物制造技术在火星上建造城市
• 论文地址：https://cdn.prod.website-files.com/663fe24e48d6cafd89990a8c/6ab1b45c1ccf006e4d998d5f_9a37c4713f86e1624f1eb73d4f2ac4de_260921-Mars-Seed.pdf

感兴趣的读者可以阅读论文原文，了解更多研究内容。

https://blog.pioneer-labs.org/p/announcing-the-first-microbe-for

https://x.com/erika_alden_d/status/2102428491493085524