一个由美国普林斯顿大学领导的研究小组发现了一种生存在地下2.8公里处与外界隔绝的细菌群落,这种群落通过放射性岩石的衰变来获取生存的能量,而不是通过阳光。这项发现暗示,生命极有可能存在于其他类似的极端条件下。
这种在南非金矿的地下水中发现的细菌群落,已经同地球表面隔离有数百万年了。它是所知的第一个专门以地质结构产生的氢和硫的化合物为养料的微生物群落。细菌所生存的极端环境与地球早期的环境很相似,这也许能为我们提供洞察那些早在地球形成有氧大气以前就存在的有机体特性的机会。来自9个机构的科学家往地下钻了2.8公里才找到这些不寻常的细菌,科学家们猜测,生命很可能存在于与太阳系其他相似的环境中。
“真正让我感到兴奋的是,火星表面下有生命存在的可能。”普林斯顿大学地球科学教授、研究小组组长塔利斯·昂斯托特(Tullis Onstott)说,“这些细菌同地球表面分离虽然已经有几百万年了,但却在绝大多数生物不适宜生存的条件中繁殖生长着。无论地表发生什么情况,这些细菌群落都能生存吗?如果是这样,那么有机体能在那些长久以来被认为毫无生气的行星上存活的可能性就增加了。”
昂斯托特的小组在2006年10月20日的《科学》上发表了研究论文。论文的第一作者林立鸿(音译,Li-Hung Lin)作为普林斯顿的博士研究生和之后的卡内基基金会的博士后完成了其中的许多分析工作。
现在台湾大学工作的林说:“这些细菌非常独特。我们分析了取自2.8公里深处的水样,发现这些水非常古老并且没有被表层水稀释,因此我们知道这些细菌是非常孤立的,并且它们呼吸所需的氢是来自铀、钍、钾衰变分解的水。”
但由于采集细菌的地下水样本来源不同,就使得准确判定细菌究竟被孤立了多久变得困难了。研究小组估计,某些区域的时间框架在3~25百万年之间,这表明生命体的适应性比以前想象的要强。
“我们对地球生命的起源、演化和极限所知甚少,”印第安纳大学生物化学家莉萨·普拉特(Lisa Pratt)说:“科学家不过是刚刚开始研究那些生活在距地表500米以下的海洋和岩石圈深处的不同生命体。我们在论文中描述的这种细菌生活在一个与我们所知的地球表面完全不同的世界中。”
昂斯托特说,那个地下世界是一个没有光的热池,压力下的盐水散发着让人窒息的硫磺和有毒气体。不过新发现的细菌和存在于海底热液排放口的厚壁菌门微生物有远亲,在那里很繁荣。“正是辐射使得众多硫化物得以产生,而这些细菌则以硫化物为食物,对它们来说就像在吃薯片。”
然而地表上的空气对这些细菌来说却是毁灭性的。昂斯托特说:“这些生物似乎不能暴露在氧气中,在我们对其采样后很快就死亡了。不过正因为它们所处的环境与地球早期的环境很相似,这能让我们了解早在地球形成有氧大气之前会存在什么样的生物。”
昂斯托特认为,几十亿年前最早出现在我们星球上的一些细菌就是在类似的环境中繁盛起来的,这次新发现的微生物将为地球生命起源的研究带来光明。他说:“这些细菌群落的谱系可能相当的古老,为了搞清楚这些细菌,我们需要将它们同其他的微生物进行比较,比如厚壁菌门及其他来自海底烟囱或温泉的嗜热生物。”
目前研究小组正在南非白水岭金山地区地底3.8公里深处筹建一个小型实验室,旨在进一步研究新发现的生态系统。昂斯托特说,希望研究成果将来能在其他行星寻找生命的空间探测器上发挥作用。“我相信,这些细菌将会有更多的惊奇带给我们,它们将告诉我们如何以及在何地去寻找那些未知的微生物。”