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科学家成功“唤醒”海底1亿岁老细菌 潘朵拉魔盒?
2020年08月03日 社会重建 ⁄ 共 1962字 暂无评论 ⁄ 被围观 43 views+

1亿岁究竟有多老?用上帝视角来比喻,这群细菌看着白垩纪中后期的恐龙蓬勃发展,又被陨石灭绝;看着哺乳类的祖先努力求生,最后到今天在电脑或手机前读着这篇文章的你。
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图为日本海洋研究开发机构发布的Twitter,上图为染色后在镜头下闪烁着绿色萤光的老细菌们;下图为部分採集到的海底沉积物样本。

超过1亿岁的老生物

经过一番细心照料,日本的科学家成功在实验室中唤醒一批古老、无声却又生机蓬勃的细菌,而牠们的年纪......超过 1亿岁。

身怀绝技的细菌们

科学家一直以来都知道,部分细菌有办法在非常极端的环境中生存,例如:高温、氧气稀薄等。不过,最让主持这份研究的日本海洋研究开发机构(Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology)的微生物学家诸野祐树(Yuki Morono)好奇的是:如果是在缺乏营养的环境,细菌们能否依然在此生存?

1亿年裡发生了什麽?

而这群沉睡了 1亿年的细菌,向诸野教授证明了生命的潜力。在这 1亿年的时间裡,牠们伴随着白垩纪的恐龙生存、死亡,经历恐龙灭绝,看着哺乳类动物的祖先出现、努力求生,一直到人类的祖先出现,直到今天。

超长的寿命就连科学家也摸不着头绪,诸野教授因此说道:「没有任何微生物学理论可以解释,但我们就是发现了。」

这批老细菌住在南太平洋的深海平原中,直到 2010年才被日本海洋研究开发机构带回岸上。

家住南太平洋海底

这群古老的细菌来自 2010年综合大洋鑽探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP)带回来的样本,採集自南太平洋环流的海底平原。

这个区域的环境非常独特,堪称「海洋沙漠」。由于营养物质稀少,让以营养物质维生的浮游藻类和以藻类为食的动物相对也少;再加上距离陆地遥远,陆地提供的沉积物稀少,使这裡的海底沉积物累积的速度异常缓慢。因此,溶解在水中的氧气就有机会渗透到海底沉积物的深处,进入古老年代的沉积物层中,让待在这裡的这群细菌保有一线生机。

「唤醒」细菌要有耐心

想唤醒这批细菌非常不容易,如果操之过急,很容易就会不小心摧毁样本。因此,诸野教授和他的团队先将培养场域降温至华氏 50度(摄氏 10度)以下,模拟深海环境;研究团队也添加了稳定同位素标记的外部碳源,如碳酸氢盐、醋酸盐、葡萄糖、丙酮酸盐等,以便区分这些细菌是自营还是异营菌,并追踪他们的生长情形。

有耐心,才会有成果

经过 557天的悉心照料后,诸野教授的团队成功唤醒这批古老的细菌,细菌们开始生长、繁殖并展现多种新陈代谢活动。

诸野教授说:「从生物学的角度来看,大部分细菌长时间被埋在海底平原深处极度缺乏营养物质的环境,却能重新被唤醒,非常令人惊艳。」

经过长达一年多的培养,诸野教授的团队这才成功「唤醒」这批沉睡 1亿年的老细菌。

到底怎麽活下来的?

然而,目前没有人知道这群老细菌们究竟是如何生存下来的。在其他案例中,科学家发现有些细菌如果意识到身处的环境不适合生存,就会形成内孢子(Endospore,注)等待环境改善,待时间成熟后才再次「甦醒」。

但这并不是这批老细菌採用的策略,大部分的细菌都没有形成内孢子,让科学家十分不解。

注:某些细菌或古菌会在环境不适合生存的时候产生「内孢子」,进入休眠状态。内孢子是具有多层厚壁的高度浓缩构造,对抗生素、热、酸硷、辐射等具有强耐受性,待环境变成适合生存时,细菌内孢子会打破睡眠状态甦醒繁殖。

「辈分」其实分不清楚?

未参与研究的伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)的地质微生物学家埃德格柯姆(Virginia Edgcomb)指出,要具体判断这批细菌的年纪十分有挑战性,因为有些细菌可能和沉积物样本形成于同一时间,但有些细菌可能是上述细菌的后代。

不过,来自美国罗德岛大学的海洋学家邓恩特(Steve D'Hondt)对这个说法抱持疑虑,因为细菌们身处营养物质非常稀少的地区,应该鲜少进行繁殖行为。

不只生物学家大受鼓舞,致力于在宇宙中寻找地外生命的科学家也从这项发现中看见一丝曙光。

更老的还在后面?

最令人引颈期盼的是,当时日本海洋研究开发机构带回来的样本中,还有更古老的样本尚未分析,那批样本的形成时间甚至可以上溯回 2亿年前,如果类似种类的细菌同样藏身其中,生命的生存极限将再度被往前推进。

从深海到外太空,生命无处不在

在生物学家惊艳于生命韧性的同时,许多努力寻找地外生命的科学家也从中受到鼓舞,因为即便在严苛的环境裡,生物仍然有可能找到方法生存。

未参与研究的加拿大麦基尔大学(McGill University)微生物学家马穆迪(Nagissa Mahmoudi)指出,这项研究形同打开了潘朵拉的盒子,暗示人们可能在宇宙的另一个角落发现生命,他说:「似乎我们走到哪,就可以在哪发现生物生存。」

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