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        帶上科技的“眼鏡”,去地下世界看看

        2023-09-07 10:15:25尹丹
        知識(shí)窗 2023年8期
        關(guān)鍵詞:生物生活研究

        尹丹

        在大家以往的認(rèn)知中,地球上的生物主要棲息于地球外層地殼及以上部分,因?yàn)橐恍┥锏纳L、發(fā)育、生存、繁衍需要陽光和雨露等。

        那么,在黑暗、無氧、高溫、高壓的環(huán)境下,是不是就沒有生命存在呢?

        當(dāng)然不是。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn),在地下深處有大量的生命存活,專家稱其為“地下生物圈”。這個(gè)生物圈的主角就是微生物,它們的生存不依賴太陽能,而是利用地球內(nèi)部的熱能來合成它們需要的各種有機(jī)物。

        現(xiàn)在,就讓我們帶上科技的“眼鏡”,去看看神秘的地下生物圈吧!

        生物圈是指地球上存在生命活動(dòng)的地域的整體。所謂地下,主要指植物根系以下,距離表層土壤約8米深的空間,而深部地下常指地表180米以下乃至1 000米以下的空間。深部地下通常是缺乏光照、高溫、高壓、缺氧,并且含水量極低的惡劣環(huán)境,因此在很長時(shí)間里,人們都認(rèn)為那里不可能存在生命。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的證據(jù)表明,在地殼深處存在一個(gè)我們至今知之甚少的獨(dú)特深部地下生物圈。

        為了研究地下生物圈中微生物的情況,日本在岐阜縣土岐市東濃地球科學(xué)中心的東濃礦山坑道專門設(shè)置了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),地下的溫度會(huì)隨著深度的增加而升高,從地表往下每增加1 000米深,地溫可上升20℃至30℃。專家估計(jì),地下生物生存的最高溫度可達(dá)120℃至150℃,由此判斷,在距地下5 000米深的地方仍是微生物可能生存的環(huán)境。大家都知道,陸地上的生物圈再多也只有30米至100米的厚度,而占地球表面70%的海洋,其平均水深也不過是3 800米。由此可見,地下生物圈何其巨大。而且以此來估算,地下微生物的總重量約為160億噸至240億噸,這些數(shù)量龐大的生命體組建了一個(gè)比人類世界還巨大的黑暗世界。也就是說,這是地球上至今尚未開發(fā)的巨大生物圈。

        地下生物圈的生物是怎么生存下來的呢?地下生物圈不僅巨大,還是全新的“另一個(gè)世界”。在近年來的研究中,科學(xué)家利用礦井與鉆井對(duì)全球各地地表下5千米、海洋下10千米的微生物圈進(jìn)行了研究,利用顯微鏡設(shè)備將這個(gè)隱藏了數(shù)億年的地下世界放大了數(shù)萬倍,通過對(duì)這些微生物的DNA測(cè)序,發(fā)現(xiàn)在這個(gè)空間內(nèi)生存著比地球表面更多種類的微生物。據(jù)科學(xué)家粗略計(jì)算,在地球的地下至少生存幾十億立方米的微生物,它們通過進(jìn)化出各種各樣的神奇“武器”,在殘酷的地下頑強(qiáng)生存下來。它們已經(jīng)適應(yīng)了長久居住在地下的生活,在這種極端環(huán)境下的忍耐能力和適應(yīng)能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的理解范圍。

        大家都知道,充足的太陽光能是地表上生命生存的必要條件,而在地下5千米、海洋下10千米這個(gè)范圍內(nèi),很難有陽光照射進(jìn)來,所以生活在這個(gè)范圍的生物就沒有大量的能量來源,而一旦沒有太陽帶來的能量,這些微生物又是靠什么存活至今的呢?科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在這個(gè)范圍內(nèi)存活的微生物以細(xì)菌、古生物和真核生物為主,它們由于體積小,大約只有1微米,所以在地下的巖石等縫隙中幾乎可以存活一個(gè)種群。它們將氫、甲烷、硫化物等氧化,從而獲得化學(xué)能量,合成有機(jī)物來維持生命,地底巖石里的二氧化碳、硫酸、硝酸、鐵、錳等物質(zhì)就是天然的氧化劑。換言之,這些微生物已經(jīng)適應(yīng)了依靠二氧化碳與氫元素為主的生活,依靠彼此不同的進(jìn)化成果,相互依存,頑強(qiáng)生存。像這樣獲得化學(xué)能量制造出自己的有機(jī)物身體的生活方式,稱為“靠地球?yàn)樯钡纳罘绞健?/p>

        人類為什么要研究地下生物圈呢?科學(xué)家調(diào)查研究這些居住在不依靠太陽光的能量、僅靠來自地球內(nèi)部能量生活的地下微生物,可以知道地球上的生物到底有多少種生活方式,它們?cè)谑裁礃拥臈l件下能夠孕育生命;了解它們生存環(huán)境的極限,很可能會(huì)因此獲得探索生命共同祖先,甚至生命起源的線索;通過深入分析,還可以獲得宇宙最早的生命分支結(jié)構(gòu)。此外,從這些棲息在特殊環(huán)境下的微生物中,科學(xué)家有可能發(fā)現(xiàn)具備分解有毒物質(zhì)或合成有用物質(zhì)機(jī)能的微生物,一旦發(fā)現(xiàn)這類微生物,就可以把它們應(yīng)用于醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,造福人類。

        地下生物圈是地球上尚未開拓的廣闊疆域,讓我們帶上科技的“眼鏡”,去地下世界看看,了解地下生物圈,也許可以探尋一下千百年以來我們的未解之謎:人類從哪里來?到哪里去?

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