在地下深处庞大的生态系统,活着许多“僵尸细菌”

来源:新浪科技发布时间:2019-01-07

这些生物能够在毫无阳光、几乎不含营养物质的环境中以“僵尸状态”生存。

地下深处“藏”着庞大的生态系统

据国外媒体报道,科学家在地表下方发现了一个庞大的、相互纠缠的微生物网络,总规模达全球海洋体积的两倍。

科学家在海床下方钻了一个深2.5公里的孔,结果发现了一片巨大的“深层生命”森林,可能已经存在了数百万年之久。

这些生物可承受惊人的温度,能够在毫无阳光、几乎不含营养物质的环境中以“僵尸状态”生存。

科学家认为,这些生物体内所含的碳总量可达150至230亿吨,高达全球人类总质量的385倍。

来自全球各地的研究人员共同参与了这项为期十年的调查项目,结果发现地球上百分之70的细菌都生活在地下。由于这些细菌的分布与太平洋上的加拉帕戈斯群岛极为相似,科学家们将这一前沿领域称为“地下深处的群岛”。但与这座以野生动物和达尔文闻名的岛屿不同,这个全新的地下世界还是一片“处女地”,完全不曾受到过人类的破坏。

在地下深处庞大的生态系统,活着许多“僵尸细菌”

图为一种以氢气为生的微生物。科学家在南非约翰内斯堡地下约2.8公里处的一处充满液体与气体的裂隙中发现了它的存在。

就在美国地球物理联盟即将举办年会之际,参与此次“深碳观测站”(Deep Carbon Observatory)的研究人员公布了地底深层的生命总量的估测值。

“探索地下深处有点于探索亚马逊热带雨林,”海洋生物实验室的米奇·索金(Mitch Sogin)表示,“四处都是生命,四处都充满了意想不到的、罕见的微生物。”

科学家从地下5公里深处的陆地矿井和钻井中提取了一些微生物样本,并打造了一个隐藏于地底的生态系统模型。

目前生命达到的最深记录约为陆地下方5公里,在海洋环境中则是海面下方10.5公里。

科学家认为,这个地底生物圈的规模约为20至23亿立方公里,相当于海洋总体积的两倍。其中囊括了地球上的三大生物类型——古细菌、细菌及原核生物。每立方公里至少含有7.5吨碳元素。

在地下深处庞大的生态系统,活着许多“僵尸细菌”

图为一种可产生甲烷的微生物,发现于日本海岸下方约2公里处的一座地下煤床中。图为一种可产生甲烷的微生物,发现于日本海岸下方约2公里处的一座地下煤床中。

古细菌是一种不含带膜细胞核的微生物,在进化史上有着独特的一席之地。科学家认为,这座庞大的地下迷宫中不仅有细菌,也有古细菌的身影。此外,一些原始真核生物(拥有带膜细胞核的微生物或多细胞生物)也生存在此处。

细菌和古细菌是地球深处的主宰,一起构成了地球的“微生物暗物质”。

参与此次国际项目的科学家认为,这项发现将使人类在生命之树上所占的位置发生重大变化,地下生命的多样性也许会超过地表生命。

长时间以来,科学家一直认为,地球上的生命存在形式存在一个绝对的限制,但随着研究人员不断发现越来越多的生态系统,这一限制始终不曾被确定下来。这一理论认为,温度、压力与能量的组合再多,地球生命的总量也一定存在一个无法超越的上限。

目前自然世界中能承受温度最高的生物为Geogemma barossii,这是一种单细胞生物,生活在海底热泉中。其细胞呈球型,能够在高达121摄氏度的环境中生存繁衍。而相比之下,地表能达到的最高温度记录仅为71摄氏度,和一块全熟的牛排差不多。

“深层生命也许对全球生物化学循环有着重大影响,因此也会影响到地表世界。”德国不莱梅大学的凯乌韦·海因里希(Kai-Uwe Hinrichs)指出。

但要想量化这种影响,我们还有很长的路要走。

“即使在暗无天日、缺乏能量的环境中,地下生态系统也能以独特的方式不断演化,并坚持数百万年之久。”日本海洋地球科学与技术机构的Fumio Inagaki指出。

“对深层生命的进一步了解将启发我们以全新的方式看待行星宜居性,让我们得以弄清为何地球上能够演化出生命、以及生命能否在火星表面或其它天体表面存续。”

科学家们之所以能做出这些发现,还要归功于不断降低的DNA测序技术成本,以及深海钻井技术的最新突破。

“十年前,我们对主宰地底生物圈的细菌与微生物的生理知识所知甚少,”美国田纳西大学的凯伦·劳埃德(Karen Lloyd)表示,“而如今我们知道,在地球上的许多地方,它们会将大部分能量仅仅用于维持生存、而不是生长,这种生活方式真是有趣。”

“我们如今还了解到,地下生命非常普遍。十年前,我们只在寥寥几处地点进行了取样研究,都是我们预期能找到生命的地方。但如今归功于超深层取样技术,我们几乎在任何地方都能找到它们的存在。不过与整个深层生物圈相比,我们采集的样本仅仅是九牛一毛而已。

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