天马体育手机客户端-未解之谜:深藏海底一亿年的细菌依然存活

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  来源:知社学术圈

  日前, 日本海洋研究开发机构(Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology)发表论文,报道了该机构的科学家成功的在实验室唤醒了一批古老、无声却又生机蓬勃的细菌,而它们的年纪……超过 1 亿岁。

染色后在镜头下闪烁绿色萤光的古老细菌

  科学家一直以来都知道,有些细菌可以在非常极端的环境生存,如高温、氧气稀薄、有毒物质包围等。不过,最让微生物学家诸野佑树(Yuki Morono)好奇的是:如果是在缺乏营养的环境,细菌能否依然生存?为了找到答案,诸野佑树和他的同事们在南太平洋环流地区进行了一次钻井考察,该环流是澳大利亚以东相交的洋流的地点,被认为是世界海洋中最缺乏生机的区域,几乎完全没有生存所需的营养物质。

  2010 年的综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP)从海平面下5700米深处提取了不少沉积物和岩心样本,研究人员认为这些样本中可能含有数量很少的、处于休眠状态的细菌。但是想要想唤醒这批细菌非常不容易,如果操之过急,很容易就会损坏样本。诸野教授和团队先将培养环境降温至摄氏10 度以下,模拟深海环境;向岩心中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,并追踪生长情形。以这种方式给有可能存在的细菌“喂食”后557天,研究小组才提取了一些样本寻找可能存在的细菌。

岩心样本

  添加的营养物质唤醒了各种耗氧细菌。研究小组的论文中提到,在具有1.015亿年历史的岩心样本中,细菌的数量在65天后增加了四个数量级,达到每立方厘米超过100万个细胞  。对这些细菌的遗传分析表明,它们属于八个以上的已知细菌种类,其中许多种类在海洋中广泛存在,它们在分解有机物方面发挥着重要作用。

  新的问题出现了,没有人知道这群远古细菌究竟是如何生存下来的。在其他研究案例中,科学家发现有些细菌如果意识到身处环境不适合生存,就会形成内孢子(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。内孢子是有多层厚壁的高度浓缩构造,对抗生素、热、酸碱、辐射等有强耐受性,待环境转成适合生存时,细菌孢子会打破睡眠状态苏醒繁殖。)等待环境改善,待时间成熟才再次“苏醒”。但这并不是这批远古细菌采用的策略,大部分的细菌都没有形成内孢子,让科学家十分不解。

  伍兹霍尔海洋研究所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,美国罗德岛大学的海洋学家邓恩特(Steve D’Hondt)对这个说法持怀疑态度,因为细菌身处营养物质非常稀少的地区,应该鲜少有繁殖行为。而奥尔胡斯大学海洋微生物学家Bo BarkerJørgensen认为,最重要的是研究结果表明“低食物和低能量似乎并没有为地球上的生命设定极限”。

  新的研究成果不只令生物学家大受鼓舞,致力于在太空中寻找地外生命的科学家也从这项发现看见一丝曙光。北卡罗来纳大学教堂山分校的微生物学家安德烈亚斯·特斯克(Andreas Teske)说:“如果一个地外行星表面看起来没有生命存在,那么它可能会隐藏在地下。” 。

  需要特别指出的是,当时日本海洋研究开发机构带回的样本,还有更古老的样本尚未分析,那批样本的形成时间甚至可上溯至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成倍延长。

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