深海层泥下的小生命

王治钧

目前，人类可以找到微生物的最大深度是地下5000米，也就是说，如果你在地面上定一个点位，然后开始向地心跑，沿途5000米的路径上都能看到微生物。

大部分人可能从来没想到这些微生物还存在于地壳的深处，但是都知道我们的内脏里有很多微生物。如果将地球上所有生物的内脏微生物全部加在一起，它们的重量约有10万吨。但是，与在土壤里、河里和海里的微生物相比，内脏里的微生物就相形见绌了，前者加起来约有20亿吨。

然而，上述这些只是“冰山一角”。大部分地球上的微生物都在地壳深处，全部加起来有400亿吨，这是地球上最大的微生物群之一，而我们在几十年前才发现它们的存在。所以地表下的生活是什么样的，或者它们对人类有多么巨大的影响，还无法被估量。

为研究微生物群，凯伦的团队在全球各地都有取样，但是采样地点的数量还远远不够，样本量并不能支撑这一科学研究。而且这些微生物最不寻常的特点之一是代谢极慢，这与持续缺乏氧气或营养物质有关。它们数量过于庞大，成长得很缓慢，更有甚者从古埃及时代之后甚至都没有完成过一次细胞分裂。我们到底该如何去研究它们呢？

早在20世纪80年代，一位名叫约翰·派克斯的英国科学家也同样沉迷于地下深层微生物研究，他相信在全世界的海洋底部都有一个巨大并生机勃勃的微生物圈，深入海床达几百甚至几千米。然而，当时并没人相信他，因为海洋沉积处可能是地球上最枯燥乏味的地方了——那里没有阳光，没有氧气，没有新鲜的食物供给链。人们都认为在那死气沉沉的海底深处寻找生命简直是不可能的。

但是在2002年，约翰得到了一个在决心号大洋钻探船上考察的机会，终于拿到真正的深海下表层样本，而且样本在科考过程中没有受到任何表层微生物的污染。

然而，这项研究的难点在于，这些微生物在显微镜下看起来都一样。例如：一个可以呼吸铀的微生物和一个可以产生火箭燃料的微生物，它们和一些深海泥混在一起，然后把它们放在显微镜下观察，它们只会是一个个小点点。所以科学家们无法通过它们的样子来辨别它们。这时，就需要用脱氧核糖核酸（DNA）来分清谁是谁了。

凯伦试图通过DNA数据来展示一群物种彼此之间的关系。用这些DNA序列相同和不同之处做一个家谱的话，我们就可以看到谁跟谁的联系更紧密。当拿到深海底部样品的DNA序列时，科学家们会想知道它们位于这个地球家谱上的什么位置，它们的DNA要如何跟地球上的其他生物排在一起。

通过研究，科学家们得出：第一，它们有很多种类，并非是一个存活在恶劣环境下的小小物种，而是很多种类并存;第二，它们与我们之前见过的生物一点都不像，彼此之间也大不相同，就像我们跟松树不同一样。所以说，这是一个崭新并高度多样化的地球微生物圈，而在20世纪80年代以前没人知道它的存在。

科学家们希望在培养基上观察这些奇异的物种，以便用它们做真正的科学实验。然而，不管科学家們投喂什么，它们都不成长。直到今天，仍然没有人可以让那些来自深海的微生物在培养基上长大。也许这听起来很令人失望，但凯伦却觉得这种奇特结果其实很令人振奋，因为这意味着有许许多多未知有待发掘。

凯伦的同事们把从世界不同地方的测量数据结合到一起，成功计算出，每个深海微生物只需要一仄普托（zepto，数量级为10-21）瓦的能量——这是少到几乎没有的超微量单位，几乎比我们之前想的可以支撑生命的能量要少很多。

所以，一个微生物靠着这么微小的能量生活，是不可能快速成长的。也许深海的下表层这个极度无聊的环境其实对这些微生物来说，是一种财富。它们不会被一场风暴冲刷走，也不会被海草覆盖，它们要做的就是存在着。

凯伦猜想，这些深海微生物在培养基上缺少的根本不是食物，也不是任何化学物质，也许它们真正想要的营养是时间——科学家们没法提供的东西。当科学家们在培养基上繁殖它们，它们可能会看看科学家们的食物说：“谢谢，我决定加速繁殖，要在下个世纪分裂一个新细胞。”它们一直在变化，可能这种变化只是慢到无法被发现。

为什么其他的生物动作那么快？这是因为其他生物被太阳主宰着。当生命弄清怎么通过光合作用从太阳获取能量时，就不得不加速，然后适应白天黑夜的轮回。在这个意义上，太阳给了我们一个加速的理由，也给了我们加速的原料，太阳就是我们跳动着的心脏。

而深海下表层像一个与太阳完全隔离的循环系统，它的演变在被漫长的地质“韵律”驱使。一个单细胞的生命长度目前还没有理论上的限制，只要有一丁点儿的能量可以用，理论上讲，一个细胞可以存活几十万年甚至更久。强行让一个微生物在我们的培养皿中存活，等于是在要求它们适应我们疯狂的、以太阳为中心的快速生活方式，也许它们有其他更重要的事情要做呢。

想象一下，如果我们研究出它们之所以可以成长得如此缓慢的机制，那我们就可以在癌细胞中模拟这个机制，从而减缓癌细胞的分裂。当然，这还只是科学猜测。

生命，几乎无处不在，在研究深层生物圈方面，我们才刚刚起步。随着科学技术的发展，也许有一天，我们可以和地球上全部的生命打个招呼！