2013-05-07

百樂門新鮮事~惡魔蠕蟲改寫生命定義

天子特區98 (6)


「惡魔蠕蟲」的發現,顯示動物可以活在地下幾千公尺的深處。


《新科學家》雜誌報導,從瑪士撒拉微生物(一種在沉積物中生存的微生物,據說已生存了26億年,史上最長壽)到厭氧動物,這些奇怪的地下有機物正在重新定義生命體的概念。


南非金礦裡居住著很多「惡魔」。它們長有鞭子狀的尾巴,有著貪婪的胃口。但這些惡魔幾乎都是肉眼不可見的,這對研究地球上生命的科學家來說真是個大消息。


美國普林斯頓大學的地質學家杜里斯昂斯托(Tullis Onstott)說:「此一發現讓我激動不已。」


2011年他在比阿特麗克斯金礦充滿水的裂縫裡,發現有線蠕蟲在游動。事實是,複雜的有機體應該無法生活在如此深的地下。動物生存所需要的營養與氧氣,在幾十公尺的地下非常匱乏,更遑論提地下1300公尺的深處。


由於蠕蟲像神秘的惡魔一樣躲避陽光,因此昂斯托的研究小組將牠取名為「惡魔蠕蟲」(Halicephalobus mephisto)。字源是Mephistopheles,即是歌德劇作《浮士德》裡的魔鬼「梅菲斯托」(Mephisto)。


研究小組在南非地殼深處發現了更多驚喜。在前往南非最深的金礦陶托那金礦探險時,科學家在地下3600 公尺深處意外的發現了另一個線蠕蟲物種,使得牠成為目前為止發現的最深的陸地動物。


地殼深處存在著很多隔離的生態系統,在那裡生活的生物違反了很多已經確立的生物原則。有些微生物的新陳代謝非常緩慢,以至於牠的年歲可能已經經歷幾百萬年了。有些細菌的生存完全不依賴太陽的能量;有些的動物的生存則完全不需要氧氣。這些奇怪的生物或為生命起源以及發展方向, 提供了新的見解。牠甚至可能幫助我們在其他星球尋找生命存在。


縱觀整個20世紀,幾乎沒有什麼人想到過地球內部可能存在生命,更別提蠕蟲和穿孔的蟲子。生物學家在探索地球地表下方之前就已經在尋找火星上生命存在的跡象。加拿大多倫多大學的地質學家教授芭芭拉‧雪伍德‧羅拉爾(Barbara Sherwood Lollar)說:「普遍的觀點是地球深處非常貧瘠。」


直到核武競賽才推翻了此一正統理論。20世紀80年代,美國將密封的放射性廢棄物罐子埋在地下。美國能源部有關當局擔心,如果地下深處存在著微生物,那麼它們可能會消化掉這些密封罐。1987年,為了解除此一恐懼,美國能源部贊助了一支研究小組尋找美國南卡羅來納州薩凡納河流設施下方、小口徑小井裡存在的生命。


出人意料的是,科學家在地下500公尺深處發現了細菌和名為古生菌的單細胞有機物。隨後科學家發現,地下生命不僅存在,而且非常普遍。


1992年,英國卡迪夫大學的約翰帕克斯(John Parkes)在日本海域發現沉積物裡充滿了各種生命體。即使在海底500公尺深處,他們在每立方公尺的泥土裡也發現了1100萬個微生物。


這其中蘊含的意義非同尋常。即使你考慮到地球內部散發出的熱量會殺死地下4000公尺深處的任何生命,它仍然存在足夠的空間供大量生命存活。


初步估計地下所包含的生命大約佔全世界生物量的1%至10%,對地殼更詳盡的探索將進一步確定這一數值。


同時,研究重心已經轉移到回答其中某些最緊迫的問題,也即深埋地下的有機物所面臨的挑戰。名單之首的問題便是牠們在如此貧瘠的環境裡是如何進食的? 例如,生活在海底地下的微生物,在幾千年前被埋葬在地下沉積層之前,一定是起源於海底。周圍泥土只有較少量的營養物質,沒有任何新鮮的食物源,微生物早已經極度饑餓。


的確如此,考慮到透過顯微鏡觀測到這些微生物表現出怪異的靜止狀態,有些懷疑論者辯稱這些是完好保存的長期死亡的細胞屍體,而非活的有機體。


然而,這並不是日本南谷日本海洋地球科技署的諸野祐樹(Yuki Morono)所發現的結果。他的研究小組利用日本附近太平洋海底220公尺深處,發現了有46萬年歷史沉積物裡的細胞樣本,並為牠們標記著有穩定的碳和氮同位素的充足食物源。兩個月之後,諸野祐樹在四分之三的細胞樣本裡發現了同位素的痕跡。


這表示這些細胞仍然是活體細胞,儘管從牠們的行為中你可能無法辨別。諸野祐樹說;「跟我們相比,牠們的生活節奏是如此緩慢。區別活體細胞和死亡細胞非常困難。牠們存活的關鍵特徵,是無比緩慢的新陳代謝,使得較為貧乏的食物源能夠供應上千年。」


雪伍德‧羅拉爾說:「生命出現時,同時進行著很多狂暴的地質過程。但我們必須考慮另外一種非常有說服力的可能性,即是生命出現在溫暖的斷裂層處。牠能夠保護生命不受到嚴重的小行星撞擊、或者早期地球所暴露的致命紫外線。」


毫無疑問這是一種主流理論:大多數人相信海洋的熱液噴口是地球生命的搖籃。但是,即使地殼的斷裂處並沒有見證第一個生命形式的出現,牠們幾乎肯定是地球上生命到達盡頭時有機物的最後一個避難所。


去年英國聖安德魯斯大學的傑克歐‧瑪麗‧詹姆斯(Jack O’Malley-James)和他的同事對地球上生命的可能命運進行了建模,因為日益衰老的太陽可能會導致地球的環境越來越惡劣。這個模型顯示大約10億年後,地球上的海洋將會蒸發,唯一存活的生命將位於地下深處,牠們或許能夠繼續活上10億年。無論是熱帶雨林、熱帶草原還是珊瑚礁,地球上最持久穩固的生命特徵,可能是深海生命。


對於其他星球來說可能同樣如此。雪伍德‧•羅拉爾說:「深海生物圈的結果,完全改變了在其他星球上探索生命形式的策略。20世紀70年代前往火星的「海盜號」探險船在火星地表尋找生命的跡象,現在我們知道生命的跡象很可能出現在地下層。 鎧甲動物門的發現又燃起了尋找複雜生命形式的新希望。」


此刻很多人已將關注重心放在地下。普什度說:「這是地球上最後一個未被開發的部分。我們期望未來更多激動人心的發現,包括動物和單細胞有機體。」


 



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