何繁

一名研究人員在北極尋找能在極限環(huán)境生存的“超級生命”

“魔鏡魔鏡，請告訴我，地球上人類能探測到的地方，都有生物生存嗎？”“親愛的主人，是的。”

最不挑剔的生物

想知道魔鏡說得對不對，讓我們一起找找看。如果問你，地球上活動范圍最大、生存能力最強(qiáng)的生物是什么，想必你能不假思索地說出來，是細(xì)菌。雖然我們?nèi)庋劭床灰?，但是?xì)菌確實(shí)幾乎無處不在，無論是其他生物的身體內(nèi)外，還是一些條件非常不適宜生物生存的極限環(huán)境，都有細(xì)菌的蹤跡。

極熱之地生存著細(xì)菌。目前發(fā)現(xiàn)最耐熱的生物是一種鐵代謝嗜熱菌。1979年，美國馬薩諸塞大學(xué)的微生物學(xué)家德里克·洛夫利從意大利亞平寧半島附近的一處海底火山口的硫磺礦區(qū)分離到一種極端鐵代謝嗜熱菌——阿比西火山菌，它們生存在85～110℃的火山沉積巖中。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，部分菌體甚至能在高達(dá)130℃的溫度下生存。

極寒之地生存著細(xì)菌。南極東方湖位于南極冰蓋下3750米深處，是最大、最深的南極冰下湖，也是全球最冷氣溫零下89.2℃的紀(jì)錄保持者。俄羅斯圣彼得堡核物理研究所的科學(xué)家在湖中發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)菌的DNA，它身上14%的基因與任何其他已知物種都不相同，并且這種微生物只能在東方湖中生存，當(dāng)科學(xué)家將它從湖中取出時，它就會死亡。

髙鹽之地生存著細(xì)菌。南極的唐胡安池塘是地球上含鹽量最高的天然水，含鹽量超過40%（死海是33%左右）。因?yàn)楹}量極高的原因，它在常年冰凍的南極也不會結(jié)冰，甚至在零下50℃也保持著液體狀態(tài)。在這樣咸的湖水中，研究人員也發(fā)現(xiàn)了生命，美國德州大學(xué)奧斯汀分校的邁耶教授就曾發(fā)表論文說，在池塘水樣中發(fā)現(xiàn)了四種細(xì)菌和一種酵母菌。

強(qiáng)酸之地生存著細(xì)菌。我們知道，強(qiáng)酸強(qiáng)堿能使蛋白質(zhì)變性，還會影響細(xì)胞膜對物質(zhì)的吸收能力，如果我們的皮膚接觸到強(qiáng)酸強(qiáng)堿會瞬間被腐蝕。多數(shù)細(xì)菌也與人體細(xì)胞類似，只能生存在pH為5～9的環(huán)境中，但也有細(xì)菌例外。氧化硫硫桿菌常出現(xiàn)在含硫酸的酸性廢水、煤礦、酸性熱泉等地區(qū)，靠氧化硫單質(zhì)或硫化物獲得能量。它生長的最適pH為2～5，但在實(shí)驗(yàn)室中，它在pH低于0.5的環(huán)境中仍能存活。

強(qiáng)堿之地生存著細(xì)菌。地球上堿性最強(qiáng)的自然環(huán)境是碳酸鹽湖及碳酸鹽荒漠。肯尼亞的瑪格達(dá)湖，湖水pH就高達(dá)10.5～11.0。肯尼亞肯雅塔農(nóng)業(yè)大學(xué)的生物學(xué)家卡姆布拉在論文中說，在瑪格達(dá)湖中分離出了上百種細(xì)菌，其中最多的是紅菌科的細(xì)菌。在雨后的細(xì)菌繁盛期，湖水會變成美麗的紅色。

唯一的無菌之地

看來魔鏡是對的，人類幾乎找不到細(xì)菌沒有占領(lǐng)的地盤了。不過，科學(xué)家們并沒有認(rèn)輸，他們?nèi)栽趯ふ抑?xì)菌的極限，最近，終于讓他們找到了。

法國國家科學(xué)研究中心的科學(xué)家洛佩茲·加西亞所帶領(lǐng)的團(tuán)隊找到的這個無菌之地是位于非洲埃塞俄比亞的達(dá)洛爾溫泉。這是一個夢幻般的溫泉，泉中因?yàn)楹写罅康膩嗚F化合物而呈現(xiàn)美麗的黃綠色。煙氣繚繞中，周圍的山巒若隱若現(xiàn)，整個景象看上去就像國畫大師筆下的風(fēng)景畫。但是，這樣美麗的溫泉中，卻毫無生命存在的痕跡。

埃塞俄比亞的達(dá)洛爾溫泉

達(dá)洛爾溫泉對生物來說是一個極端殘酷的生存環(huán)境。它的水溫很高，即使在冬天，白天的溫度也可能超過45℃，夏天水溫甚至高達(dá)108℃。它的pH很低，一些鹽水池的pH甚至為負(fù)值。它還是一個鹽度極高的溫泉，泉中含有可以破壞氫鍵并使生物分子變性的高濃度的鎂鹽。如果說，某些微生物能熬過以上任意一個“折磨”的話，能承受三重折磨的微生物目前還并不存在，加西亞團(tuán)隊用了多種檢測微生物的方法證實(shí)了這一點(diǎn)。

科研人員們在溫泉的多處位置采集了大量水樣，并采用了一些措施以確保采集過程中不帶入雜菌，然后，他們用多種方法檢測了樣本。研究人員對樣本中的有機(jī)物進(jìn)行了大規(guī)模的DNA測序，然后將測出來的序列與已知物種的DNA序列進(jìn)行對比，想要找到或發(fā)現(xiàn)可能存在的已知的或未知的任何微生物。他們還將水樣用微生物培養(yǎng)皿培養(yǎng)數(shù)天后，用熒光染料將蛋白質(zhì)等有機(jī)物染色，再進(jìn)行染色塊計數(shù)。使用了這些方法后，科研人員還是不能確認(rèn)水樣中是否存在微生物，因?yàn)殡m然沒有檢測出DNA，但是水樣中卻出現(xiàn)了能被染色的物質(zhì)，于是他們還運(yùn)用了鹽水化學(xué)成分分析、電子顯微鏡與X射線光譜法相結(jié)合檢測分子結(jié)構(gòu)等方法。

肯尼亞的瑪格達(dá)湖

科研小組最后得出了意料之外的結(jié)論，在顯微鏡下，富含二氧化硅的礦物質(zhì)看起來有點(diǎn)像微生物細(xì)胞，但它們確實(shí)不是微生物。達(dá)洛爾溫泉是目前發(fā)現(xiàn)的地球上唯一一個毫無生命生存的極端環(huán)境！

如何正確尋找外星生命

其實(shí)達(dá)洛爾溫泉不是第一次出現(xiàn)在科學(xué)家們的視線中了，早在2017年就有科學(xué)家團(tuán)隊發(fā)表過關(guān)于這個地方是否有微生物生存的論文，只是那個時候他們得出的結(jié)論，與加西亞團(tuán)隊得出的截然不同。當(dāng)時，意大利博洛尼亞大學(xué)的芭芭拉·卡瓦拉奇團(tuán)隊經(jīng)過一年的探索和研究，得出的結(jié)論是，盡管這里的環(huán)境如此惡劣，但他們?nèi)匀辉诜序v的熱泉中發(fā)現(xiàn)了生命跡象。

卡瓦拉奇研究團(tuán)隊聲稱，他們在pH為0的達(dá)洛爾溫泉池中發(fā)現(xiàn)了生命，這打破了pH為2的西班牙力拓河中的嗜酸菌的耐酸記錄。他們認(rèn)為，生存在這里的細(xì)菌不僅擁有嗜酸性，還像黃石公園的熱泉中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌一樣，含有特殊的蛋白質(zhì)和酶，這使得它們能承受極熱又髙鹽的溫泉環(huán)境。

兩年后，加西亞團(tuán)隊的結(jié)論無疑推翻了卡瓦拉奇團(tuán)隊的發(fā)現(xiàn)，為什么加西亞團(tuán)隊能得出這樣斬釘截鐵的結(jié)論呢？加西亞認(rèn)為，與卡瓦拉奇團(tuán)隊相比，他們運(yùn)用了更多種方法去排查溫泉中生命存在或留下的痕跡，因此，他們才能肯定，達(dá)洛爾溫泉中確實(shí)沒有生命生存。但同時，他們也發(fā)現(xiàn)，雖然溫泉中沒有任何生命，溫泉周圍的沙漠和富含鎂鹽的峽谷中，確實(shí)存在著多種嗜鹽古細(xì)菌，卡瓦拉奇團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌可能正來自于溫泉周邊環(huán)境。

為什么有這么多的科學(xué)家熱衷于探索地球的“生命禁區(qū)”？因?yàn)?，這也是尋找外星生命的一個思路。我們比較熟悉的太陽系其他行星，它們都沒有地球上的宜居環(huán)境，但是它們的池塘和海洋的環(huán)境條件卻與地球“生命禁區(qū)”非常相似，比如我們在土星衛(wèi)星——土衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)的海洋，表面覆蓋著冰層，底部卻翻涌著熾熱的巖漿，卡西尼號太空船從土衛(wèi)二的水蒸氣中檢測到其海洋含有鹽和氨水等物質(zhì)。既然環(huán)境這么相似，是不是也有孕育相似生命的可能呢？因此，當(dāng)我們還沒辦法直接去往外星進(jìn)行探索時，研究地球“生命禁區(qū)”的生物，將可能為尋找外星生命提供線索。

達(dá)洛爾溫泉中沒有生命，這個發(fā)現(xiàn)提醒了我們，尋找外星生命不能僅以是否有水分作為充分條件，即使有水，也不一定有生命。同時，在尋找外星生命時，我們要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，盡可能運(yùn)用多種方法，排除干擾，避免得出錯誤的結(jié)論！

“魔鏡魔鏡，請告訴我，地球上存在沒有生命的地方嗎？”“親愛的主人，是的，這些地方都等待著你去發(fā)現(xiàn)和探索?！?/p>