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杏耀平台,在地球内部,微生物接近永生

杏耀 在地球内部
 
 
上个月,深碳观测站(Deep Carbon Observatory)宣布了一个惊人的事实:生活在地球表面以下的微生物的质量相当于150亿至230亿吨碳,大约是所有人类碳质量的245至385倍。这是惊人的。就在不久前,我们甚至还不确定是否有可能存在深海生命。
 
但在这份新闻稿中,我发现了一个比大量地下生命更令人惊讶和有趣的细节:它的年龄。
 
早在20世纪20年代末,加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)教授查尔斯·利普曼(Charles Lipman)就开始怀疑岩石中存在细菌。没有细菌化石。活着的细菌。
 
他一直在思考这样一个事实:在他的实验室里,细菌可以在密封的瓶子里,在干燥的土壤中存活40年后复活。如果它们能存活40年,真的有什么限制吗?
 
煤就像一块成熟的岩石,可以用来做试验,它是用沼泽的淤泥制成的。他开始碾碎煤块,看能不能从尘土中长出什么东西来。他做到了。
 
当把它放在煤尘和无菌水的溶液中,两到三周后,他开始看到细菌的样子。当把它放在富含蛋白胨细菌的溶液中,只需5个小时。
 
有趣的是,他发现在液体中至少有几天的补水期是恢复活力的必要条件。如果将粉碎的煤浸湿,但立即放在有盖培养皿中注入食物的凝胶状琼脂上,什么也不会生长。
 
当然,他也采取了控制措施和预防措施,以确保没有污染物导致生长。他对粉碎前的煤块进行了严格的清洗和消毒程序,包括在粉碎前数小时或数天对煤块进行擦洗、浸泡、烘烤和/或加压。事实上,他发现加热样品数小时在160°C从未设法杀死细菌内的煤。如果说有什么区别的话,那就是它似乎只是在鼓励他们。它们烘烤的时间越长——令人难以置信地长达50个小时——当煤被碾碎后,它们似乎生长得越好(如果他的结果是真实的,考虑到产生煤的条件和热休克蛋白的影响,它们的生长可能并不完全令人惊讶)。
 
Lipman不相信他从煤中骗来的细菌是活的,也不相信你肠道里的细菌是活的。相反,他认为在形成煤的过程中,细菌已经干涸,进入了假死状态。
 
“. .他在《细菌学杂志》上写道:“煤中发现的微生物实际上是存活下来的,在煤形成的时候,它们被困在煤中。这些煤中的微生物原本可能是非常丰富的,因为煤的性质类似泥炭。”
 
“这是我的看法,通过煤的质量措施分散偶尔孢子或一些类似的抗微生物历经沧桑的静止期的时间和情况和保留它的生活特色,其电力发展成一种营养,和它的力量把条件呈现时吉祥。”
 
这种干燥的状态我们现在称之为无水生物,正是在这种状态下,像水熊这样的生物能够承受太空的真空和辐射的轰击。
 
Lipman的煤来自威尔士和宾夕法尼亚,其中一些是从1800英尺的深度开采出来的。宾夕法尼亚煤激发了整个地质亚周期的名字——宾夕法尼亚人。
 
它至少有3亿年的历史。
 
那是1931年。他的同事可能认为他疯了。但从我们2019年的情况来看,越来越有可能李普曼不是疯子。世界上现存的最古老的个体可能不是多瘤的石松或闪闪发光的白杨克隆,而是被锁在地表下几英里的岩石里的微小微生物,它们的目标不是生长或繁殖,而是为了躲避死亡。
 
近十年来发表的越来越多的论文表明,生活在沉积物、岩石以及埋藏在地下深处的岩洞和裂缝中的细菌——其中许多处于水合、活跃状态——已经是难以置信的古老了。
 
例如,在21世纪初,科学家发现含水层和沉积物中微生物的呼吸速度远远低于地表微生物的呼吸速度。生物量周转率——细胞内分子替换所需的时间——是以数百年至数千年为单位进行测量的。
 
弗雷德里克·科尔韦尔(Frederick Colwell)和史蒂文·德洪特(Steven D’hondt)在2013年发表的一篇题为《深海生物圈的性质和范围》(Nature and depth Biosphere)的综述中写道,“我们不知道这些地下环境中的微生物是在以如此缓慢的生物量周转率繁殖,还是在没有分裂的情况下生活了数百万年至数千万年。”
 
2017年发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Science)上的一篇论文发现,在距日本海岸两公里的太平洋海床下,500万至3000万年前的煤炭和页岩层中,细菌密度较低(尽管“低”仍然是每立方厘米50至2000个细胞)。
 
他们的生活虽然极其缓慢,但仍然很活跃。他们的世代从几个月到100多年不等。但作者承认,这一估计可能偏低。大肠杆菌在实验室的产生时间:15 - 20分钟。
 
2018年发表在《南太平洋环流深海沉积物微生物地球生物学》(Geobiology of microbes)上的一项研究得出结论称,这些沉积物的适合度不仅仅与生长有关,还与存活有关。作者总结说,这些微生物唯一的食物来源就是它们所埋藏的东西。它们每年用于维护和修复的碳消耗量仅为细胞自身碳含量的2%。
 
“仅仅是在这个古老的栖息地发现完整的微生物细胞这一事实,就对这些生物的恢复能力有显著的影响,”作者写道。
 
在他们运行数百万年模拟的计算机模型中,400万年后,所有细胞都停止了生长。他们只是想尽一切办法来维持那辆老爷车的运转,就像《疯狂的麦克斯》(Mad Max)里那些绝望的幸存者一样。
 
这种零和游戏还能持续多久?他们最终会饿死吗?它们会变成查尔斯·利普曼(Charles Lipman)声称在宾夕法尼亚州发现的那种干燥、悬浮的状态吗?还是需要特殊的煤化条件?
 
越来越多的证据表明,这些营养缺乏、衰老的细菌并不是“微生物僵尸”。相反,大量的研究发现,当深层的地下微生物被置于较温和的环境中时,它们会迅速复活。
 
总的来说,这些发现并不像他们看起来荒唐可笑当您还考虑到微生物深埋在地球表面不受宇宙辐射-岁的异常频繁的杀手厚表土的水、沉积物和/或岩石(μ介子,宇宙射线到达地球表面的形式,只能穿透几十米到岩石)。这种辐射稳定地使生活在地球表面的生物的DNA发生变异。
 
“生源论”认为生命通过搭便车进入小行星而播下了宇宙的种子,在我看来,这一假设一直都很牵强。但是这些发现,再加上最近意识到生命可能在地球上以尽可能快的速度出现,迫使我至少重新考虑。虽然空间广阔,生命却始终如一。
 
总而言之,地球的地壳似乎充斥着闲置的、古老的细菌,它们停在节电模式下,几乎在接到通知的一刹那就会把变速箱发动起来。但这是怎样的生活啊!亿万年来,他们被埋葬在黑暗、无空气、寂静的母体中,几乎没有吃的,几乎没有呼吸,几乎没有活动,几乎没有生活。但没有死。没死。
 
如果查尔斯·利普曼是对的,那么在恐龙进化之前5000万年,地球上就已经有细菌细胞了,它们可能明天就会开始分裂。这…真是惊人。
 
但就像《夺宝奇兵》和《圣战奇兵》中的圣杯骑士一样,要想产生这些神奇的效果,细菌必须被锁在地下监狱里。因为这是虚拟永生的界限和代价。
 
 
 
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