陳重威

最新的發(fā)現(xiàn)表明，在咱們生活的這顆星球上，微生物無處不在，隨遇而安。

南極冰下湖發(fā)現(xiàn)新物種

2013年3月，俄羅斯科學家完成了對南極東方湖深層鉆探所獲取樣本的最后一次分析，在排除了科學界所知曉的一切生物后，竟然還存在一種與全球數(shù)據(jù)庫中的一切物種數(shù)據(jù)都不吻合的微生物DNA。這一新生命是未被識別、未被分類的。它不屬于已知的任何一個物種。用俄羅斯科學家的話說，“這一新生命出現(xiàn)在世界上絕無僅有的無菌湖中。全球找不到第二個這樣的水體或是實驗室，即便是人為因素也無法打造出類似的環(huán)境?！睋?jù)介紹，他們將再次啟動南極深層鉆探，“倘若從水中再度獲得類似有機體，便能斷定我們在地球上找到了其他地方從未發(fā)現(xiàn)過的新生命”。

此前，科學家曾在格陵蘭冰川下方約3.2千米處的冰層中，發(fā)現(xiàn)了一種細菌，它們是迄今為止發(fā)現(xiàn)的體積最小的微生物。這種細菌生有類似尾巴的超長鞭毛，最適合在冰層微小的紋理中移動。一個美國科學家小組成功地讓這種估計已沉睡了12萬年的細菌蘇醒了過來。

意義堪比登陸火星

東方湖是南極洲最大的冰下湖，位于俄羅斯南極科考站附近，面積約1.5萬平方千米，深約1200米。它的特殊之處在于，近兩千萬年以來，它與地球大氣層和地表生態(tài)環(huán)境處于完全隔絕的狀態(tài)。早在上世紀70年代，俄羅斯科學家便開始在此處進行鉆探，但當時對于該湖的存在尚一無所知，鉆探只是出于古氣候研究的需要。直至1996年，俄羅斯科學家與英國同行合作，才發(fā)現(xiàn)了這顆隱匿于南極洲厚重冰層之下多年的淡水明珠。借助無線電以及地震探測，終于明確了東方湖的面積、形狀、上方冰層厚度以及水下地貌及沉積層的情況。

1998年，國際社會曾發(fā)出呼吁，在研發(fā)出對東方湖生態(tài)系統(tǒng)污染最小的設(shè)備之前，最好停止鉆探，相關(guān)工作隨即偃旗息鼓。直至俄羅斯專家破解了這一技術(shù)瓶頸后，才恢復了深層鉆探。2012年2月，俄羅斯第57次南極科考隊經(jīng)過鉆探，首次成功穿透冰層，直抵湖表。

俄羅斯科學院認為，此次重大發(fā)現(xiàn)的意義堪比登陸火星。畢竟東方湖已經(jīng)與世隔絕兩千萬年之久，此前從未與地球的其他生物圈發(fā)生過任何接觸。學者們推測，湖中可能存在著選擇了其他進化道路的新生物。

地球最深處微生物很活躍

科學家知道，深海生命通常以下沉的有機物為生。有機物在下沉過程中，附著其表面的微生物會令其營養(yǎng)逐漸流失。據(jù)估計，海洋表面生成的有機物僅有1%～2%的數(shù)量能夠到達平均深度約3700米的海底。至于有多少能到達深達1.1萬米的馬里亞納海溝就不得而知了。為了進一步了解深海生命，科學家利用深海探測器，獲取了采自太平洋中西部馬里亞納海溝最深處的淤泥。他們分析這些海底沉積物的耗氧量，借此評估深海微生物的活躍程度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些來自馬里亞納海溝最深處的沉積物的耗氧量高得驚人；相比另一個6000米深、距馬里亞納海溝60千米的區(qū)域，這里的微生物活躍程度是它的兩倍。

地球的一個大洞

在如此偏遠荒涼的地方竟能發(fā)現(xiàn)高于周遭的生命活躍跡象，簡直令人不可思議。南丹麥大學的生物地球化學專家解釋說，馬里亞納海溝就像地球的一個大洞，是下沉沉積物的一個天然聚集地。類似的情況在其他海溝同樣存在。“好比花園里有個洞，被風吹過來的物質(zhì)自然會落到洞里，慢慢將洞填滿。馬里亞納海溝就是這種情況”。聰明的你一定會問，海底怎么會有風呢？丹麥專家指出，馬里亞納海溝處于下潛區(qū)域，也就是構(gòu)成地表的某一板塊沉到了另一板塊下面。這樣的區(qū)域很不穩(wěn)定，地震頻發(fā)，隨之引發(fā)的泥石流會將雜質(zhì)帶到海溝中。

壓力巨大、“暗無天日”的地球最深處居然活躍著數(shù)量驚人的微生物，這一發(fā)現(xiàn)證實了，對于海洋表面的微小植物至關(guān)重要的二氧化碳是可以被“埋”入深海的，這一自然過程有助于緩解地球氣候變化。同時，這一發(fā)現(xiàn)也拓寬了人們對維持生命所必需的條件的認識。

“隨遇而安”不在話下

不久前，另一個科研團隊在海洋地殼中也發(fā)現(xiàn)了大量活躍的微生物。他們研究的是位于美國西北部洋面約2600米深的海底巖石，這些巖石從海底隆起的高度在350～580米之間。他們發(fā)現(xiàn)，生活在這些巖石中的微生物，賴以生存的是海水和巖石發(fā)生化學反應(yīng)所產(chǎn)生的能量，而非從海面下沉的有機物。由此可見，微生物對極端環(huán)境的適應(yīng)能力極強，“隨遇而安”不在話下。

說到微生物“隨遇而安”的本領(lǐng)，值得一提的是那些生活在海底“黑煙囪”周圍，包括微生物在內(nèi)的大量生命。所謂海底“煙囪”其實是海底熱泉活動的殘留物，當海底熱泉噴出的富含礦物質(zhì)的熱液與海水混合后，會因沉淀物堆積而形成一個個“煙囪”。因海水的溫度、成分與熱液所含的礦物質(zhì)不同，“煙囪”呈現(xiàn)的顏色也不相同。其中最常見的“黑煙囪”的主體一般為硫化物。

海底“黑煙囪”大多分布在海面以下1000～4000米的地方，在那里，每平方米的面積承受著1000～4000噸的壓力。在那里，終年沒有陽光，不僅缺氧而且富含有毒的硫化物，人們一直認為那里應(yīng)該是生命的禁區(qū)。但偏偏就在這些林立的“煙囪”周圍，竟然聚集了大量生物，其中已被發(fā)現(xiàn)的生物種類就達10個門類500多個種屬。難道那里就是達爾文曾猜想的誕生地球生命的“原始湯”嗎？雖然還沒有最后結(jié)論，但越來越多的人對此深信不疑。

生與死的極限

從東方湖到馬里亞納海溝，不論是淡水還是海水的極深處都發(fā)現(xiàn)了微生物的存在。好奇的你一定會問，那么在堅固的地殼深處呢？科學家驚訝地發(fā)現(xiàn)，在那個黑暗王國里居然也生活著大量的微小蠕蟲和“僵尸微生物”，甚至還可能包含著生命起源的新線索。

他們在中國松遼盆地鉆探到地下6千多米的位置時，在巖石中發(fā)現(xiàn)了微生物。他們在南非的一個礦井中發(fā)現(xiàn)了一種獨一無二的細菌。它們是一種真正“自力更生”的微生物。相比之下，其他所有已知生物體均需要別的生物提供某些營養(yǎng)物質(zhì)。該礦井位于地下約3.2千米處，完全與世隔絕。這種細菌利用含鈾巖石產(chǎn)生的放射能作為能量源，從周圍巖石和空氣中獲取所需的所有營養(yǎng)物質(zhì)，并完成新陳代謝過程。它們是已知的唯一一個單種群生態(tài)系統(tǒng)。

科學家在地下深處發(fā)現(xiàn)的單細胞微生物包括細菌和古菌。細菌需要水和營養(yǎng)素，但不一定需要氧；古菌可以靠氨或硫磺的化合物為生。由于食物極度匱乏，那里的微生物是“僵尸”，即生長非常緩慢，甚至有可能在幾百萬年至幾千萬年的時間里都不進行分裂，就好像死了一樣。

其實，“僵尸微生物”在海洋中同樣存在。丹麥科學家在北太平洋的海底淤泥中，發(fā)現(xiàn)了一個由數(shù)量極端稀少的細菌和古菌組成的單細胞微生物群落。這些細胞在顯微鏡下，幾乎沒有任何生命跡象。但當你以葡萄糖和其他養(yǎng)料來款待它們時，它們中的大部分都吸收了很少的一點，這表明它們實際上依然活著。但要完成細胞分裂產(chǎn)生子細胞，它們中的每一個都要花費數(shù)百甚至上千年的時間來積聚足夠的能量。這意味著，這些細胞中有一些的年齡可能已有數(shù)千歲甚至還要更老。它們的存在或許有助于人類重新定義生與死的極限。

生命起源的又一種可能

有科學家因此認為，地球上的生命可能起源于地下。那里具備創(chuàng)造生命所需的一切，包括能量、水和富含碳元素的分子。人們可能認為地下深處的環(huán)境太極端、太惡劣，但實際上那里完全沒有受到小行星撞擊和火山噴發(fā)的影響，地下深處的巖石是原始生命很好的安全港。而且，由于微生物能夠以“僵尸”的形式，幾乎無限期地在地球巖石中生存，這帶來了一種可能性，即來自火星的巖石有可能為我們的地球播撒了生命的種子。因為火星擁有液態(tài)水的時間早于地球，而火星遭到小行星撞擊后，一些含有“僵尸微生物”的巖屑會飛入太空，最終落入地球。有科學家因此相信，地球上的所有單細胞都有可能起源于火星，這并不是瘋狂的科學幻想。