最寂寞的物種:在地下2800米,它們孤獨生存了至少300萬年
更新于:2025-04-05 05:34:10

宇宙中的星球多到數不清,但據人類目前所知,只有地球上孕育出了生命。儘管如此,科學家依然相信,其他星球上也可能存在生命,因為即使在非常惡劣的環境中,生命依然能夠頑強存活,比如在地球上就有一個活生生的例子。

大多數人認為,地球上的有機物和生命體主要存在於地表之上。然而,令人驚訝的是:科學家在地下2800米處發現了微生物。這裏的環境堪稱“地獄”:溫度高達60℃,pH值為9.3,呈現強鹼性,更重要的是,這裡沒有氧氣和陽光。

這個微生物被稱為 Candidatus Desulforudis audaxviator,意思是“勇敢的旅行者”。由於它是在姆波內格金礦(全球最深的礦井之一)中被發現的,所以人們也稱它為“金礦菌”。下面,我們就來仔細瞭解這個孤獨而頑強的物種。

姆波內格金礦位於南非,垂直深度可達4000米。2005年,普林斯頓大學地質微生物學家圖利斯·昂斯托特(Tullis Onstott),帶領的一支國際科研團隊,在礦井地下2800米處發現了一條充滿地下水的裂縫,於是他們猜測,這個與世隔絕的環境中可能存在極端微生物。

他們從裂縫中採集了約5600升的地下水,並帶回實驗室進行研究。在無菌環境中,研究人員使用0.22微米的濾膜過濾地下水,分離出微生物。隨後,伯克利國家實驗室的迪倫·奇維安團隊利用巨集基因組學技術,對濾膜上的DNA進行測序。

結果讓人們感到震驚:這些樣本中99%的DNA,都來自同一種微生物,而剩下的1%被認為是實驗室操作或礦井作業時引入的微量污染。這也意味著,在這個地下裂縫中,幾乎只存在單一物種——金礦菌。

換句話說,在金礦菌的生態系統中,沒有其他物種的參與。它們既是生產者、消費者,也是分解者,獨自維持著整個生態迴圈。那麼,金礦菌究竟是如何在如此極端的環境中生存的呢?研究表明,金礦菌生存的裂縫中富含放射性元素,如鈾和釷。

這些放射性元素會發生自然衰變,從而釋放出能量,而這正是金礦菌的生命之源。具體過程是這樣的:放射性衰变产生的能量将水分子分解为氢和氧自由基,這些自由基與周圍的黃鐵礦(一種硫化物礦物)反應,生成硫酸鹽。

金礦菌利用這些硫酸鹽、裂縫中的水、二氧化碳以及岩石中的氮元素,通過化學合成製造氨基酸等有機化合物,實現自養生存。因此,金礦菌不需要陽光或現成的有機物,就能獨立“養活”自己。

根據研究結果:金礦菌的基因組中包含形成孢子的基因,這賦予了它們強大的自我保護能力。當環境變得更加惡劣時,金礦菌可以進入休眠狀態,形成堅硬的孢子外殼,抵禦外界威脅。這種能力讓金礦菌在極端條件下依然能夠存活。

除此之外,科學家基於放射性同位素的衰變規律,並結合年代測定技術推算出了,裂縫中的金礦菌至少已經存在了300萬年。在這漫長的歲月中,一直沒有其他物種進入這個生態系統,金礦菌一直是唯一的“居民”,所以它也算是名副其實“最寂寞的物種”了。

金礦菌的發現,一方面顛覆了生命必須依賴陽光,或現成有機物的傳統認知。另一方面,還證明瞭生命可以在完全獨立於地表生態系統的情況下存在,這為科學家們尋找地外生命,提供了全新的研究方向。

如果地球上如此惡劣的環境中都能孕育生命,那麼在宇宙中那些條件嚴酷的星球上,是否也可能存在類似的生存奇跡呢?說不定當你抬頭仰望某顆星星時,在它的周圍也有像我們一樣的人站在地上仰望著我們。