在我们的星球上是否有许多极端生命尚未被人类发现吗?

x
用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈

  极端生命新发现

  早在几十年前,人们就注意到一类被称为极端微生物的微小生命,那些对于大部分地球生命犹如地狱的火山口、冰川、盐湖等恶劣的自然环境对它们而言却是栖息繁衍的天堂。

  

  分子遗传学的研究表明,它们中的大部分成员在进化上也是很独特的,属于被科学家们称为古菌的生物类群。这类生物既有别于细菌,又有别于更高级的真核生物,它们也许是世界上现存的最古老的生命。几十年来,新的极端生命形式不断被人们发现和认识,它们一次次地打破生命的极限,一次次地冲击人们对生命现象的传统观念。以下是近年来新发现的一些此类生命,关于它们的发现和研究报告均全文发表于美国《科学》或英国《自然》杂志上。

  冰冻的生命

  沃斯托克湖

  

  是位于南极俄罗斯沃斯托克科考站附近的一个液态湖泊,其大小相当于美国的安大略湖。它的特别之处在于湖面上覆盖着厚达3600米的冰层,由于地热和冰层的隔热作用,湖水的温度仅比冰点低几摄氏度,并且由于冰层产生的巨大压力,湖水仍能保持液态。该湖于20世纪70年代被机载声测雷达发现,但其大小直到1996年才被弄清,多年来科学家们很想弄清楚湖水中是否存在生命。1999年,一个国际合作小组对沃斯托克湖进行了研究,为了不污染湖水,他们并未凿穿冰层,而是在距湖面50米处取出了一些由湖水结成的冰芯样品来分析。在电子显微镜下,冰芯上一幅幅微生物生活的生动画面呈现在人们眼中。据推测,沃斯托克表层湖水中的微生物浓度大约是每毫升十万到百万个,这个数字虽然是相当可观的,但微生物的种类却显得不那么丰富,主要是一些细菌和放线菌。这些微生物也许与世隔绝了上百万年。

  沃斯托克湖中生命的发现大大激起了科学家们对欧罗巴星球存在生命的信心。欧罗巴星是木星的第二颗卫星,多年来科学家们就一直猜测由于地热和来自木星巨大引力引起的潮汐揉搓的作用,在其表层厚达三四千米的冰层下很可能是一个奔涌浩瀚的液态海洋。

  

  自1995年以来,多次掠过欧罗巴星的探测器提供了许多关于它拥有一个盐水液态海洋的新证据,并且“伽利略”号传回的信息同时还表明它的邻居木卫四甚至木卫三也可能拥有一个类似的海洋。在科学家眼中,欧罗巴无疑是一个被放大的沃斯托克湖,

  

  既然沃斯托克湖能够支撑生命的生存,那欧罗巴又为什么不能呢?

  不朽的生命

  很多细菌在遇到恶劣环境时,菌体可以形成一种叫芽孢的休眠体,它对热、干燥、辐射都有很强的抗性;当环境重新变得适宜细菌生活时,芽孢又萌发为菌体。

  

  芽孢的休眠能力相当惊人,休眠几百年甚至几千年的芽孢重新萌发的例子并不鲜见。迄今为止,最为罕见的例子是分离自一只埋在琥珀中的2500万年前的蜜蜂身上的芽孢仍然可以萌发。但前不久,一组美国科学家却宣称,他们唤醒了“休眠”了2.5亿年的芽孢,这些芽孢原本沉睡在一个古老的地下岩洞的一些盐结晶体中。科学家们小心地在无菌状态下将它们取出并转移到新的培养基上,很快它们便“苏醒”过来并进行代谢活动和繁殖。它们十分喜欢盐分,必须在含有20%盐分的培养基上方能生长。这些古老的细菌非常类似今天的芽孢杆菌,可能二者存在亲缘关系。目前,这组美国科学家正在分析5亿年前甚至8亿年前的盐晶体,以期有更惊人的发现。

  这一惊人的发现似乎为生命来自太空提供了佐证。生命的种子要从一个星球向另一个星球撒播,必须经受住漫长太空旅行的考验。

  

  它们能否经受住如此严酷的考验的确也考验着人们的想象力,美国科学家的发现似乎为这个问题提供了一个肯定的答案。

  来自深层地下的生命

  在深层地下也存在生命是勿庸置疑的,很早以前人们就从深层矿井中分离到微生物。科学家们曾在南非的一个金矿下3.2千米处发现微生物,但这可能并不算是深层地下生命的极限。一些科学家曾指出,地层深度对微生物来说也许根本不是一个限制,真正的限制可能是温度。目前世界上公认的最耐热的生命是一种超嗜热古菌——热叶菌,它可在113℃下生存,这相当于地下5千米处的温度。

  

  深层地下生命生存的地方除了光秃秃的岩石和一些水外,就是高温和无边的黑暗,那么这些微生物是靠什么生存的呢?

  深层地下显然缺乏大部分微生物生存所需的有机物,即使存在的少量有机物也不足以维持相对繁荣的微生物群落,于是人们自然把目光转移到地球上的一类独特的生物——利用化学能的微生物。这类微生物的生存不依赖于阳光,仅靠氧化某些还原性物质(如氢气、硫化氢、亚铁离子)来获得能量进而把二氧化碳转化为自身的物质,深层地下生命系统或许就是以这类微生物作为初级生产者。不久前,一组美国科学家宣布发现了一个微生物群落,DNA的分析表明这些地下微生物属于一类产甲烷的古菌,它们在严格厌氧的条件下靠氧化溶解在水中的氢气获得能量,

  

  在利用二氧化碳的同时产生甲烷这种副产品。它们生存所需的氢气据推测来自岩石和水的一些微妙的化学反应。

  地下生命的发现无疑证明了地下也可能是生命的乐土,这可能为我们寻找外星生命指示了方向。到目前为止,尚未在我们的近邻火星表面发现液态水和生命的踪影,但火星表面明显有被洪水冲刷的痕迹,这证明至少在其历史上水是很充裕的。现在的疑问是:这些水上哪里去了?火星上是否还残存有水?一个可能的答案是部分水渗到了火星地表下并且保留到了今天。最近奥德赛探测器在火星南半球浅表层发现了大量水冰,这似乎也证实了这种猜想。如果真是如此,火星地下少量的液态水就足以维持一个生机勃勃的“食氢”细菌世界。

  嗜压生命

  

  以前人们早已从大洋底部、深层矿井这些地方分离到嗜压或耐压的微生物,但它们能承受1000个大气压就相当了不起了。近期的一篇报告让科学家们大跌眼镜:在科学家们制造的超过10000个大气压的环境中,100万个受试大肠杆菌和另外一种细菌中的1%居然仍能够存活并完成正常的代谢活动。这似乎已超过了人们的想象,因为这个压力相当于地壳下30千米或一个假想的海面下100千米处的压力,而大肠杆菌在人们眼中可是最普通的细菌啊!这一发现表明木卫二、木卫三和木卫四等星球的深水及冰层,以及火星的极地冰盖下的超高压并不一定能阻碍细菌的正常生长。

  嗜酸生命

  

  自然界中有许多喜欢酸性环境的细菌,科学家们称之为嗜酸菌,它们在酸性条件下旺盛生长,在中性或碱性条件下生长不良,甚至死亡。最近,美国科学家们的发现却堪称这类细菌的极限。他们在测量一个废弃铜矿的酸矿水深度时意外发现水中充满了细菌,这些细菌生长的最适应pH值是1.2,但它们最低可以耐受到pH值为0(氢离子浓度比普通细胞正常生长所需高出100万倍)的酸度,在酸度超过pH值为2.5后便不再生长。更奇妙的是,这些细菌居然没有普通细菌都有的保护性外壳——细胞壁,而只裹了一层细胞膜。它们是如何靠这层薄薄的细胞膜抵御强酸和酸矿水中的大量重金属离子的毒害还不得而知,但据推测,这些细菌在酸矿水的形成和铁、硫的矿质循环中扮演着重要角色。目前科学家们已在其他矿场中发现了类似的细菌,可见它们有可能广泛分布在自然界中。

  可以肯定,在我们的星球上还有许多极端生命尚未被人类发现,要完全揭开这些生命的奥秘尚需漫长和艰巨的工作,但目前的这些发现意义毕竟重大,它大大拓展了生命生存的疆域,无疑也支持了20世纪微生物学家布劳克提出的“只要水保持液态就有发生生命的可能”的观点。这些都必将为人类对生命现象的认识带来质的飞跃,为我们寻找外星生命带来无穷的信心。

特别声明:本文为网易自媒体平台“网易号”作者上传并发布,仅代表该作者观点。网易仅提供信息发布平台。

跟贴 跟贴 0 参与 0
© 1997-2018 网易公司版权所有 About NetEase | 公司简介 | 联系方法 | 招聘信息 | 客户服务 | 隐私政策 | 广告服务 | 网站地图 | 意见反馈 | 不良信息举报

稻米科技

稻米科技

头像

稻米科技

稻米科技

2075

篇文章

6761

人关注

列表加载中...
x

用户登录

网易通行证/邮箱用户可以直接登录:
忘记密码