科学家成功唤醒海底“1亿岁老细菌”

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,而它们的年纪……超过1亿岁。

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的微生物学家诸野佑树好奇的是:如果是在缺乏营养的环境,细菌们能否依然在此生存?

而这群沉睡了1亿年的细菌,向诸野教授证明了生命的潜质。在这1亿年的时间里,它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。

这群古老的细菌来自2010年的综合大洋钻探计划带回来的样本,采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,使这里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,让待在这里的这群细菌保有一线生机。

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。

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。

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“苏醒”。 

但这并不是这批老细菌采用的策略,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、酸碱、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苏醒繁殖。

未参与研究的伍兹霍尔海洋研究所的地质微生物学家埃德格柯姆指出,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。

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不过,来自美国罗得岛大学的海洋学家邓恩特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。

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。

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里,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微生物学家马穆迪指出,这项研究形同打开了潘多拉的盒子,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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