為了解開細菌壽命之謎,科學家展開500年接力研究計劃

細菌的壽命多長目前沒有人知道,為了要揭曉真相,必須要等到2514年以後,經過幾代科學家畢生研究都可能看不到的結果。例如著名的瀝青滴漏實驗、希望通過觀察大腸桿菌的進化實驗來揭曉生命謎題。科學家們在這漫長的歲月裡能有多少次機會,用毅力跟壽命,成功解開生命密碼呢?

為了解開細菌壽命之謎,科學家展開500年接力研究計劃

歲月如梭,有些科學家,耗費一生精力埋首於一項研究。但有些研究,為揭曉真相,一生甚至太短,需要窮盡幾代,或幾個世紀的科學家心血來研究。假設一切順利,保存在蘇格蘭一個木箱裡的玻璃瓶內,一些細菌樣本將會在遙遠的未來解開科學家的疑團,然而,實驗結果非你我可以見證,實驗的最終目標設定在2514年。

當然2514年,蘇格蘭愛丁堡大學未必健在,但在2014年,愛丁堡大學著手研究細菌的壽命之謎。過去多年,關於細菌的壽命,科學家一直無法得出準確說法,只能證實在某些環境下,細菌會加速繁殖,或迅速死亡。理論上,細菌的壽命能上千百年,因此,要知道答案,實驗的時間就需要超越人類的壽命界限。

為了解開細菌壽命之謎,科學家展開500年接力研究計劃

愛丁堡大學

500年研究計劃,每24年觀察一次

德國微生物學家拉爾夫莫勒負責策劃這項長達500年的研究計劃。800個密封玻璃瓶內,保存著包括名為Chroococcidiopsis的藻菌和另一枯草桿菌。當中有一半玻璃瓶以鉛遮蔽,以保護細菌樣本的DNA免受外界輻射影響。另外,由於不可能預設一套適用500年和萬無一失的完整對策,在倫敦自然歷史博物館還設有一組相同的備份實驗。

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一切準備就緒,研究人員會在前24年每隔一年觀察一次,其後475年則每隔25年觀察一次,並重複評估,測試細菌的生存能力和DNA受損程度,而該實驗剛在去年底公佈了第一組數據,順利邁出了第一步。

用40年換得一滴瀝青

當然,在拉爾夫莫勒和他的研究團隊之前,歷史上也有其他雄心萬丈,致力於長期實驗的科學家,實驗內容更可謂別開生面。例如在1927年,物理學家托馬斯·帕內爾就創立了著名的瀝青滴漏實驗。常見於鋪設路面的瀝青,在室溫下看似堅固,而且可以用錘子輕易打成碎塊,但在理論層面,瀝青其實是一種粘度比水高出1000億倍的流動液體。

為證明瀝青確實擁有超高粘性的流動性,並作為世界上最粘的已知流體,托馬斯·帕內爾先將加熱的瀝青放在一個底部封住的玻璃漏斗裡,讓其冷卻固定3年之後,就剪開漏斗底部的封口,正式開始實驗,讓瀝青“慢慢”從漏斗中滴出。慢到一個讓人難以置信的速度,因為第一滴瀝青從漏斗掉落之時,已經用了8年時間。而收集其後的5滴瀝青,又再等了超過40年。

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由於漏斗被保存於一般的展示櫃,瀝青的流動速度會隨著溫度和季節變化而改變。實驗至今已經近90年,只收集了9滴瀝青,可謂每滴都是歲月的證明。上一滴瀝青則來自2014年4月,據實驗團隊估計,下一滴將會在2020至2030年出現。

由於耗時漫長,這個列入吉尼斯世界紀錄持續時間最長的實驗室實驗,至今已交由好幾代科學家團隊接力。在托馬斯·帕內爾過世之後,約翰·梅恩斯通教授在1961年繼承了其工作,監控這項研究長達52年。不過,他們都在漏斗上的瀝青滴完之前辭世,無緣見證最終成果。

已到第70500代大腸桿菌,沒有終止研究的一天?

橫跨世紀的科學實驗,從來不在少數。當遇到成功案例,則更令人鼓舞。譬如說,密芝根州立大學就持續進行一場耗時數以十年的大腸桿菌實驗。微生物學家理查·蘭斯基自1988年2月起進行這項研究,觀察大腸桿菌如何在世代繁殖間出現變異和進化。由於大腸桿菌繁殖速度極快,就像觀察超高速的進化一樣,目前已到第70500代。

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不過,理查·蘭斯基透露,他最初並沒考慮到這麼遙遠,以為只會是一個持續幾年的實驗。當研究一籌莫展之際,他甚至考慮就此結束實驗。大腸桿菌實驗一直進行到2003年,理查·蘭斯基及其團隊終於發現,經過突變進化後,大腸桿菌會產生一種吞食檸檬酸的能力,成為其中一個令人驚訝的意外收穫。

有些長期科研實驗,需要政府或私人機構提供長期經費支援。而拉爾夫莫勒的500年長期微生物學實驗,耗時雖久,但在人力和經費上所需不多,因為它只需要一名研究人員每隔25年進行一次研究。

但破天荒的漫長研究,還是有一些前提,不但研究者需要心態樂觀。首先,是人們在這幾百年期間並沒有遺忘或荒廢這項研究。另外,亦意味著在未來的5個世紀,並沒有爆發世界大戰,而科學始終是人類社會的主流,得以穩定發展,擁有足夠的資源將實驗延續。

而到時候,無論是拉爾夫莫勒以及這群來自英、德、美國的科學家團隊,都早已過世。但拉爾夫莫勒當下認為,實驗折射了人類之於生物體系中的短暫,以及科學家的謙卑精神。這個星球上的生命,往往都不能夠用人類標準來觀察,以至丈量。

小編覺得要解讀生命的意義和生命的密碼,是一項遠遠超出人類壽命的工作。

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