埋藏自侏罗纪时代,海洋微生物仍“苟延残喘”

汉斯·罗伊(Hans Røy)打开了一个沉积物岩芯。这个岩芯开口处的泥土来自1万年前的最后一个冰河时代。从“克诺尔号”(Knorr)探测船采集的泥土则来自恐龙漫步地球的时代。 Bo Barker Jørgensen/© Science/AAAS

在8600万年没有进食,并且氧气量仅够维持新陈代谢的情况下,一个单细胞生物真的能算作活着吗?是的,但仅仅是活着,根据一项新研究。一个自中侏罗纪时代以来就埋藏在海底下的微生物群落仍在顽强生存。它们的韧性可能会给搜寻外星生命带来一些有趣的问题。

大量的微生物生活在海洋沉积物之下——地球上约90%的单细胞生物都生活在那里,它们长期以来一直是对比极端环境感兴趣的生物学家的研究对象。汉斯·罗伊(Hans Røy)及其同事希望深入挖掘,研究那些最贫瘠的地方,那里的食物供应稀少或不存在,并且几乎没有氧气能够到达。

罗伊和来自丹麦及德国的同事们调查了深埋在太平洋海底的红黏土,这些黏土位于赤道附近以及北太平洋环流系统内。他们从研究船“克诺尔号”(R/V Knorr)上钻探了92英尺深的岩芯样本,这些样本可追溯到恐龙时代,并使用氧气传感器对岩芯进行了测试。他们发现,在这些沉积物的最深处存在着生物,并且它们正在使用氧气进行呼吸——只是速度极其缓慢。沉积物越深,食物和氧气就越少,消耗的氧气也越少。这些生物自7000万至8600万年前被埋葬以来,就再也没有获得过新鲜的食物供应。

罗伊及其同事发现,这些微生物需要大约1000年的时间才能使它们的生物量翻倍,这也可能意味着它们需要1000年的时间才能进行细胞分裂。相比之下,大肠杆菌(E. coli)只需要17到30分钟。换句话说,为了确保这些东西确实活着——也就是说,它们正在进行新陈代谢过程并增长生物量——你将不得不等待1000年。

罗伊及其同事认为,这些微生物群落生活在绝对的极限状态——它们拥有的能量仅足以维持DNA的完整性和蛋白质的功能。这很有趣,原因有二。首先,这些生命形式确实很奇特,它们表明科学家对原核生物的了解充其量是不完整的。单细胞生物在实验室中的生活方式与它们在海底下的生活方式截然不同。其次,它们再次证明了生命可以在看似不可能的地方生存——如果你对天体生物学感兴趣,这是一个有趣的发现。即使在地球上最严酷的环境中,那里的任何形式的能量获取都充其量是有限的,微生物也能生存。它们能否在地球以外的地方生存呢?

该研究发表在《科学》(Science)杂志上。

Benjamin Brunner/© Science/AAAS
 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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