研究人員正在努力破解深埋在洋底巖石中的微生物如何在夾縫中求生存。

在印度洋底人類(lèi)迄今探索過(guò)的地殼最深處之一,，研究人員正在尋找生命的線索,。亞特蘭蒂斯淺灘（Atlantis Bank）與一處海底山脈相連，這里有暴露在表面附近的地殼深部巖石，研究人員對(duì)該處取回的巖石樣本進(jìn)行了分析,，發(fā)現(xiàn)在地球內(nèi)部這樣一種營(yíng)養(yǎng)貧瘠的狹小裂縫中,，仍有微生物適應(yīng)了生存。

真菌蠟葉散囊菌（Eurotium herbariorum）的培養(yǎng)基,，這種真菌通常提取自洋底沉積物,。來(lái)源：Tom Kleindinst/Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI)

這些單細(xì)胞幸存者雖然面臨的資源極其有限，但似乎能正常生存并生長(zhǎng),，只不過(guò)速度很慢,。這項(xiàng)研究¹發(fā)表于3月11日的《自然》，是確定地球宜居空間極限邊界的最新成果,。

由伍茲霍爾海洋研究所海洋微生物學(xué)家Virginia Edgcomb領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),，生活在巖石中的好幾種細(xì)菌、真菌和古菌都是以氨基酸片段中的碳和深海洋流中的其他有機(jī)分子為食,。

“地球深處居然生活著一群微生物,，這太令人興奮了?！盓dgcomb說(shuō),，“它們依靠密集碳循環(huán)維生?！?/p>

這類(lèi)微生物曾被認(rèn)為是生命的“極端”形式,，但過(guò)去幾十年的研究表明，地球上有70%的微生物生活在同樣嚴(yán)酷的環(huán)境中,。其他研究還發(fā)現(xiàn),，一直被認(rèn)為不宜居的地方也有大量生命存在，比如海洋底下的深層沉積物,、南極寒漠地區(qū),，甚至是平流層。

來(lái)自印度洋亞特蘭蒂斯淺灘洋殼的薄片巖石,，研究人員在那里發(fā)現(xiàn)了生長(zhǎng)緩慢的細(xì)菌,。來(lái)源：Frieder Klein/WHOI

這些食腐微生物演化出了各種適應(yīng)棲息地生存挑戰(zhàn)的方式。它們中的一些可以吸入金屬,，甚至是鈾這種放射性金屬,。還有一些可以從空氣的微量氣體中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其它的像深埋在泥濘洋底的微生物,，生長(zhǎng)速度慢得驚人,，它們或許已經(jīng)活了幾十萬(wàn)年了，很少進(jìn)食和繁殖,。

“它們就像一臺(tái)臺(tái)精調(diào)過(guò)的末日機(jī)器,，稀缺罕見(jiàn),。”田納西大學(xué)地球微生物學(xué)家Karen Lloyd說(shuō),，他為了這些罕見(jiàn)的生命形式搜遍了全球,。

生命慢車(chē)道

發(fā)現(xiàn)地殼深處存在生命跡象最早可追溯至1920年代，當(dāng)時(shí)的石油勘探者注意到,，油田周?chē)牡叵滤泻辛蚧瘹浜吞妓釟鋷r——兩者都是由細(xì)菌產(chǎn)生的,。1980年代，微生物學(xué)家開(kāi)始計(jì)算“深海鉆探項(xiàng)目”（Deep Sea Drilling Project）帶回的巖芯中的微生物,，所得數(shù)據(jù)令他們十分驚詫,。

不過(guò)，一直到本世紀(jì)初,，專(zhuān)為探索深部生物圈生命的科考任務(wù)啟動(dòng)后,，科學(xué)家才開(kāi)始理解這些深海蝸居微生物的生物學(xué)特征?！皢痰纤埂Q心號(hào)”（JOIDES Resolution）鉆探船有一個(gè)漂浮實(shí)驗(yàn)室,，丹麥奧爾胡斯大學(xué)地球微生物學(xué)家Bo J?rgensen和羅德島大學(xué)海洋學(xué)家Steven D’Hondt帶領(lǐng)一支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)從加州圣迭戈起航。鉆探船一路駛達(dá)太平洋東部,，在秘魯海岸5300米處采集巖芯樣本，得到了最長(zhǎng)有3500萬(wàn)年歷史的沉積物²,。

團(tuán)隊(duì)證實(shí)沉積物里有大量微生物,。盡管這些微生物可享用的食物很少——它們能獲得的有機(jī)碳僅占地表光合作用生物可固定碳的1%——但它們似乎還是能活下去。

喬迪斯號(hào)上的早期實(shí)驗(yàn)顯示,，這些微生物行使基本生物功能的速度比地表微生物要慢得多——當(dāng)食物來(lái)源在幾千年里得不到補(bǔ)充,，這種調(diào)整是非常必要的。一些科學(xué)家甚至懷疑,，這些微生物是否真的還活著,，還是它們?cè)诼火I死。

J?rgensen堅(jiān)信這些環(huán)境中的微生物是有生命的,，并援引后續(xù)研究表明,，它們擁有活躍的蛋白和DNA修復(fù)機(jī)制³。

“我們總是認(rèn)為細(xì)菌長(zhǎng)得很快,，那是你在實(shí)驗(yàn)室看到的情況,，但我發(fā)現(xiàn)大部分細(xì)菌其實(shí)長(zhǎng)得非常慢?！盝?rgensen說(shuō),，“我們過(guò)去認(rèn)為的極端才是常態(tài)?！?/p>

不羈的微生物

這些邊緣棲居者絕大多數(shù)是無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室中研究的——單純因?yàn)樗鼈儫o(wú)法在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng),。即使是能在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的,，它們?cè)谌斯l件下的行為也和野外的行為不一樣。出于這個(gè)原因,，研究它們的生存策略已被證明很難,。不過(guò)，隨著宏基因組技術(shù)的發(fā)展,，這種情況正在發(fā)生改變,，宏基因組技術(shù)讓科學(xué)家可以同步追蹤整個(gè)群落的基因表達(dá)。

這些方法讓研究人員可以鑒定出參與低能量蛋白和DNA修復(fù)過(guò)程的基因,，以及高能效的代謝策略,。他們甚至還發(fā)現(xiàn)了能讓細(xì)菌靠一氧化碳和氫等微量氣體存活的基因。

俄勒岡州立大學(xué)的微生物生態(tài)學(xué)家Rick Colwell說(shuō),，Edgcomb團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果“讓我們進(jìn)一步了解了微生物如何在組成大部分地球次表層的巖石裂縫中生存”,， “我們有越來(lái)越多的證據(jù)表明，它們賴以生存的物質(zhì)——譬如作為能量來(lái)源的氫——會(huì)創(chuàng)造一個(gè)不同的生命速度,?！?/p>