不可思议的微生物,"喝西北风"也可以照样存活繁衍

生命是什么?科学家和哲学家一直苦苦思索。

是什么在驱动着地球和宇宙的生命进化和发展?

随着证据的不断增多,我们对地球上生命的理解已经脱离了"管中窥豹",走向系统的认知。比如地球生命的多样性,它们是如何构建自己的生态系统;在这些生态中,有的需要太阳的能量作为生存和繁衍的基本条件,有的需要地热作为能量的来源,有的竟然可以在极端环境下,被迫进入"休眠"状态,以避免种族的灭绝。

这就是形形色色的生命,这就是谜一样的宇宙终极法则。


不可思议的微生物,


近来,有科学家在南极考察过程中发现了一种惊人的生物,一种依靠"吃空气"就可以生存的细菌。这些细菌不像植物和真菌那么依赖太阳能和地热,它们的生存环境可以说是极为贫瘠,只要有空气存在,这些小东西就可以欢快的生长。科学家发现这些奇特细菌后,欣喜惹狂,因为它们的存在和繁衍,刷新了我们对外星生命形式的理解。

我们也可以这样认为,外星生命是不是一定是类似地球人一样的"人形"呢?或者必须需要太阳能、磁能、地热等外在的能量源泉,才可以生存繁衍呢?答案显而易见。


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今天蓝之湾,就带大家回顾一下这个有趣的发现。故事是这样的:极端寒冷、偏远的南极洲也是存在类似内陆的沙漠地区,在这些地区里,生存条件极为苛刻,常规生物很难生存。当然需要除外"打不死"的水熊虫。在这里气温骤降、液体水、碳元素和氮元素都非常少,也没有外来的物质可以补充这个生态系统。常年累月处于黑夜或白昼之中,让绿色植物们也会望而却步。天空缺失臭氧,造成紫外辐射强度增大,极昼的时候还有长时间辐射,这种环境下,再坚强的微生物似乎也难以建立自己的多样性生态家园。

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然而,研究人员发现,在稀薄的沙漠土壤层中竟然存在着一些微生物种群,这是怎么回事呢?这些单细胞生物或者多细胞微生物,是如何在这个极端环境下生存的呢?


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科学家推测可能是这样的,一般生物体需要某些机制适应外界环境。当环境条件异常糟糕时,许多微生物就会被迫进入休眠状态或者脱水状态。在著名的科幻小说《三体》中,也提到三体人为了适应本星系三颗类似太阳的恒星照射,导致三体星球的生存环境会出现周期性的恶化。三体人为了适应这种环境,进化出了"脱水"机制,也是依靠这个技能三体人才得以保存文明。

不过,按照我们常规地理解,即使微生物们进入了休眠状态,不需要进食,也不需要大量的氧气。但是,少量的能量和氧气也是必不可少的。这些细菌是怎么解决这个问题的?我们不得而知。也许未来的研究可以解释这个问题,也会为人类星际旅行如何休眠和续命提供理论支持吧。


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你可能比较困惑,说了半天科学家是怎么对这些微生物进行研究的?怎么发现他们只需要"喝西北风"就能生存?

故事是这样的,科学家们使用宏基因组测序技术,对南极洲东部地区两个微生物菌群进行测序。宏基因组测序技术是一种先进的DNA测序技术,可以对环境中混合的微生物菌群进行测序和分类,通过测序结果科学家可以判断细菌的种类、数量、生存机制等。


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这两个样本取材地点十分考究:一个邻近威尔克斯地的"凯西研究站";另一个距离伊丽莎白公主的"戴维研究站"数百公里处。研究人员将获得的土壤进行分离和研磨,再提取出其中的DNA,然后采用"鸟枪法DNA测序"进行检测。最后将获取的DNA进行重组,比对进入数据库中单个物种的基因组之中。这种方法可以呈现土壤中存在的微生物种类和数量。

研究人员使用这种方法发现,两个样本中的微生物是前人没有报道过的,是一个全新的物种。


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按照我们之前的知识,每个生物的生态系统中,都存在细菌等"初级生产者",这些微生物默默无闻地工作着,为二级生产者和其他高级生物提供物质和能量保障。比如我们人类的麦田,土壤中微生物会将农民洒下的肥料分解,释放碳、氮、氨等物质。庄稼和杂草等植物吸收这些能量,长大、开花和结果。人类采集果实和种子,用于自己的食物和保暖。

这些初级工作者能够将无机化学物质和能量转变成为活性物质或者其它生命形式。多数情况下,"初级生产者"都与光合作用有关,她们利用太阳光将大气中的碳转化为糖和氨,这些肥料再被次级生产者利用,从而形成一整套完整的生态系统。

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然而,科学家却发现南极洲实验站点的结果明显不是这样的。他们通过基因测序技术发现了微生物的新陈代谢具有与众不同的特点,其中包括两种最新发现的微生物。这两个微生物群体可以直接从大气"采集"氢、二氧化碳和一氧化碳进而合成能量,而不依赖于常规的太阳能和地热。可以说这两种细菌就是通过"喝空气"就可以生存和繁殖,所谓是"逃离"了六界轮回,不必坠入凡间受苦。


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地球上的生命形式多种多样,有一些未知的微生物对人类是灾难,比如蝙蝠体内"封藏"的病毒。一旦暴露在人类世界就是无穷的"灾难"。今年年初的新冠病毒疫情大抵就是这样的。古代西方传说,人类初期是个极乐世界,所有的生物都是有益的,万物和生灵都可以和平共处,互不侵犯,直到有人无意间开启了"潘多拉魔盒"……


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有人认为发现"喝西北风"的细菌,其实意义重大,比如人类在探索宇宙的进程中,就可以尝试脱离人类固有思维的限制,不必刻意寻找碳基生物,也许在火星和爱神星上生活着一大群,吃本星球大气就可以潇洒自如的生物。你没看到吧,也许这些生命正在举起自己手中的望远镜,默默观测着我们的地球。


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