登陆注册
48115300000008

第8章 生命永生之谜

人的生命是短暂的,所以人们追求永生。从古代埃及的法老裹尸的香料,到中国秦始皇派徐福海求仙药。从欧洲的炼金术士,到印度的打坐观息,无不体现了人类对永生的追求。人作为高等复杂的生命形式,企图生命永续实在太困难了,可是一些低等生命形式却做到了这一点。

维兰德是宾州大学的微生物学家。他与同事于1999年10月在《自然》上发表了有关报告,提出他们发现存活了2.5亿岁的细菌,它们曾经在盐晶体中万古长眠,现在又重新在世界上快乐地生长。

新墨西哥州卡瑟兰德附近的二叠纪构造,是一块形成于2.5亿年前的盐床,它的形成时间已通过放射性放射性核素测年法和盐层中的无脊椎动物化石予以确认。盐床是古老海洋的遗物,在千万年的岁月里,入水通道不断因蒸发过度而断流,随后又重新通畅,带来新的海水。最后,海洋和入水通道都完全干涸,只剩下盐的结晶。在水蒸发的过程中,水里的细菌有可能被困在底层的盐沉积物里。维兰德等人选择的就是这样一块自形成之后一直原封不动的盐床。人们在盐层里挖了一些隧道和通风井,用来储存核废料,这使得地质学家有机会接触这个二叠纪构造的深处。维兰德通过一个通风井下到地下600米的深处,这里的沉积物层自形成以来便再未被任何东西触碰。维兰德吊在一个金属笼子里,从井壁上取出了几十块盐晶体,把它们带回宾州的实验室,并在一块晶体上钻孔,从中取出一滴盐水,放进试管的营养液中。

几个星期之后,试管内的液体变混浊了。液体像雾一样的外观只能说明一件事:盐水中含有细菌,它们熬过了人类无法想像的漫长岁月,现在再度活跃起来。这些细菌已经2.5亿岁了,目前世界上还存活的一切生物,再没有比它们更老的。

其他科学家对这个报告的态度是讶异与怀疑掺半。有人认为这证明了细菌能比人们想像的活得更长,有人则根本不相信有这回事。怀疑者认为,尽管这些盐晶体的历史确可回溯到二叠纪,但任何时候都可能有水渗入,从而把现代的细菌带进去。还有人认为,把一个样本带进实验室时,想要避免污染根本是不可能的事。

维兰德对这些怀疑和批评早有准备。在这次实验中,研究人员选择了53块上面没有任何可观测到的裂痕的晶体(如果有的话,细菌便可能侵入),依次放到高浓度的氢氧化钠溶液和盐酸中杀菌--这两道工序几乎可以杀灭上面附着的任何生物。钻探晶体用的钻头和吸取晶体内部液体用的工具经过蒸汽和高热消毒;操作用的小室经紫外线照射,用消毒剂洗过,然后充以无菌的空气。他们还在操作区里放置了敞口的、装有营养液的皮氏培养皿,如果此后这些培养皿里也有细菌长出,就表示消毒过程不彻底,实验遭到了污染。不过事实是,这些培养皿里后来什么也没长出来。

维兰德等人总共从盐晶体里取出66滴盐水,转移到不同的试管里,放到恒温箱中培养。过了一些天,在4支试管里出现了细菌生长的迹象。为了验证结果的可靠性,研究人员还有意地用细菌污染实验工具,再消毒,然后试图从工具上找出一些细菌来,结果一无所获。在这种情况下,他们才宣告试验成功:试管里长出的细菌确实是在盐晶体中沉眠了2.5亿年的古老生物。

在所发现的4个菌株中,研究人员目前只辨认出来一种,属于杆菌属,名为2-9-3。它们之所以能活这么久,可能要得益于其形成孢子的能力。当营养缺乏时,杆菌能形成坚硬的结构,抵御热、干燥和紫外线。维兰德认为,鉴于2-9-3生存的那2微升盐水没有足够的能量供它生长和分裂,它在这数亿年的时间里可能是以孢子形式存在的。

尽管采取了科学的程序,维兰德等人在做实验时也已经十二分的小心,但仍有科学家对2-9-3的真实年龄表示怀疑。华盛顿大学研究病毒的基因进化过程的科学家大卫·尼克说,维兰德的细菌有一个基因的DNA序列与现代细菌太相似了,不是一个“活化石”该有的样子。

遭到质疑的这个基因编码经常被用于基因对比研究,因为它是细胞的一个重要组成部件,在进化过程中的变化比较缓慢。2-9-3的这个基因有99%与2-9-3的现代亲戚的同一基因完全一样,与其他亲盐的现代细菌的差别也微乎其微。大卫·尼克说,对两种年代相隔2.5亿年的生物,这一差别应该在5%~10%才比较合理。

维兰德则辩解说,基因在进化过程中的变化率只是一种平均状况,并不是每个基因都会如此按部就班地发生变化。生活在相似环境里、亲缘关系较近的生物,即使年代相隔很久,也可能具有相似的基因。他还认为,世界上可能有很多“活化石”式的细菌,它们在沉眠许久之后偶然地被解放出来,得到新的营养供应,从而开始分裂。因此2-9-3与一些所谓的“现代”细菌相像,也没什么稀奇。

这观点也可谓有理。过去2000年来,人类已经从地下挖出了数以百万吨计的盐,它们作为重要商品流散到世界各地。自然过程也会将一些盐从地下带到地表。除非维兰德他们刚好拣到了那仅有的几块含有细菌的盐晶体,否则古代细菌在我们这个世界上并不罕见。但这说法并不能使一些批评者信服。他们认为,DNA根本就不能稳定存在那么久。德国莱比锡马克斯-普朗克进化人类学研究所的斯维特·帕波曾从尼安德特人遗骨和冰封的猛犸象体内提取DNA,研究过DNA的磷酸盐骨架裂解的速度。他得出结论,“如果有水存在,DNA最长只能支持5万到10万年。”

不过维兰德也有支持者。美国加利福尼亚州立工艺大学的卡农曾在1995年报告说他从一块2500万年前形成的琥珀中发现了细菌。他说:“生命可不仅仅是DNA而已”。孢子具有特别的自我保护机制,由于水对DNA具有破坏性,细菌就对自己进行部分脱水。它们能在其DNA表面覆盖上一层小分子蛋白质,使螺旋结构更加稳固,抵御化学物质的攻击。当孢子最终开始生长时,它就立即动用一些特殊的酶来修补DNA上的损伤。

维兰德说,在盐床深处,孢子所受的保护更好,高浓度的盐水能够帮助稳定一些生物物质,而且能对DNA造成损伤的紫外线就不会伤害到它们。此外,沉积物中似乎没有氧气,这也就避免了氧化损伤,阻止有害自由基的产生。对这些辩解,帕波认为,低温和高浓度盐分确实可以将DNA保护得更好,孢子的自我保护机制也可能将其生命延长3~4倍,然而延长1000倍以上未免太离谱了。

另有一些科学家并不怀疑维兰德的报告,他们的注意力集中在远古细菌到底能活多久。俄勒冈州立大学的微生物学家莫瑞塔说,细菌在生存方面特别有一套。在一些几乎全无营养供应的地方,例如露出地面的花岗岩岩层、沙漠、煤床、冻土地带甚至北极冰层里,都有细菌的踪迹。在植物的根部所不能到达的深层土壤里,营养成分非常缺乏,但微生物学家仍不断地在泥沼、粘土和地下几百米深的沉积层里发现新的细菌。为了在这些极端条件下生存,细菌停止了所有非关键的代谢过程,分裂活动极少甚至完全没有。

莫瑞塔相信,细菌能够靠消耗氢来忍受这样的恶劣环境并生存很长时间。“自地幔以上,氢到处都有。”地壳里的化学反应持续产出氢,而且氢几乎能够渗进任何物质--岩石、盐、甚至细菌的细胞壁。最早的细菌可能就是靠氢过活的,现在的许多细菌(包括杆菌)仍具有这种能力。被困在地底千百万年的细菌,能够得到充足的氢供应,用以修复DNA损伤和蛋白质降解。

不过维兰德认为,在他所发现的那样小的盐水滴里,恐怕不可能存在任何代谢过程。新陈代谢产生的废物如果积聚到很高浓度,就会具有毒性。而即使代谢活动极其轻微,在2.5亿年里也会产生太多的废物。他倾向于假设,孢子即使完全不消耗能量也能维持生存。

想要检验莫瑞塔或维兰德的假说是否正确,恐怕是不可能的事。因为显示出实验的效果实在太缓慢了,可能要花上成百上千年才能够产生能被人们观测到的效果。人的生命在这样的实验面前显得太短暂了。

长寿与永生的界限在哪里?如果细菌孢子能够活上2.5亿年,为什么它们就不能永远活下去?对永生的一个可能限制,是自然辐射。在盐床里,孢子所面临的最大威胁,来自于微量的放射性钾-40。它会释放出称为p粒子的高能电子,轰击DNA,使其磷酸盐骨架裂解。钾-40的半衰期是12.5亿年,短期内造成的危险微乎其微,但上亿年的岁月里累积起来的效果就是否足以毁灭生命呢?

宾州大学的物理学家尼卡特说:“休眠状态的细菌是一个静止的靶子没错,问题是,会有足够多的子弹来毁坏遗传物质吗?”根据他的估算,在2.5亿年的时间里,细菌的染色体会因此产生数百个单链断裂,这点损伤是很容易修复的。要对DNA进行致命一击--使双链同时折断,在第一个p粒子轰击一条DNA链之后,第二个粒子必须在对应的那条链上、距第一个轰击点不超过5个碱基对的地方也来这么一下子,这要求第二个粒子得是个神射手才行。尼卡特认为,至少有1%的细胞根本不会产生任何双链断裂。

维兰德认为,假如一个细菌孢子永远也不会受到任何此类放射性攻击,它就可以算是永生的了。尽管这只是个假设,不过对那些认为地球生命产生于星际间播洒的“种子”的学者来说,仍是个极好的消息。太空生物学家迈卡瑞说:“如果生命真的能够沉眠2.5亿年而不至于消亡,这时间已经足够它们从一颗行星旅行到另一颗行星了。”在南极发现的据称从中发现了微生物化石的火星陨石在抵达地球之前曾在太空中旅行了1500万年,其他的火星陨石所花的时间可能更少。

目前可以肯定,火星上的部分地区一度是湿润的,科学家仍在盼望能从火星极地冰盖或干涸湖泊底部的沉积物之下,挖出古老生命的化石。

维兰德正在更多的盐晶体中寻找这些沉眠的永生者。如果他和其他研究者能彼此独立地找到在晶体中困了许久的古老细菌,这将是对怀疑其实验结果的人的有力反驳。底特律盐业公司已经答应从该公司在密歇根的盐矿里凿一个大盐块下来送给维兰德,这个矿区的盐晶体大概是在4亿年前形成的。如果从这里面也发现了细菌的踪迹,这些年龄相当于地球十分之一的生物,真可算是永生不死了。

人类,从这里面可以学到什么呢?

同类推荐
  • 星星索

    星星索

    黄蓓佳2010年最新倾心力作“五个八岁”长篇儿童小说系列中的第三部。1967年,八岁男孩小米的生活发生了巨大的改变。爸爸被关进牛棚,妈妈又生了一个小妹妹,弟弟圈圈调皮捣蛋,全家的生活变得更加混乱和忙碌。小米的八岁充满了鲜明的时代特色:周围充满了紧张慌乱的气氛;他的一位老师被逼疯了;爱养鸽子的曹叔叔的脚被枪打伤了;爸爸被迫去导演一场革命晚会;在“文攻武斗”中小米还差点被打瞎了一只眼睛。一个偶然的机会,小米认识了神秘的“猫眼叔叔”,猫眼叔叔是印尼华侨,会吹悠扬婉转的印尼民歌《星星索》,能讲生动的童话故事,会弹一手漂亮的钢琴,能写动听的交响乐,他帮小米推开了一扇了解广阔世界的窗子。
  • 听妈妈重读红色经典

    听妈妈重读红色经典

    听妈妈重读红色经典,就是随同父辈穿越岁月之河。走进昨天,拨动昨日情弦,红色经典所蕴藏着的审美视野与人文精神,也将同样滋养着今日少年的情怀。本书对《青春之歌》、《钢铁是怎样炼成的》、《绞刑架下的报告》等五篇名著进行了重新的欣赏。
  • 野牛的故事

    野牛的故事

    这是一部中篇动物小说集,讲述了五个发生在非洲热带草原的动物故事。长颈鹿黑儿两个月大就与自己的家族失散,在非洲草原上艰难地长大,当长大后的黑儿重新找到自己的家族时,会发生怎样的事情?——《长颈鹿回家》非洲大草原遭受了百年不遇的大旱。在危急时刻,斑马铁蹄为了种群的未来,为了将诸多的斑马家族集合在一起形成大群,它向所有斑马家族的首领发起宣战……——《斑马父子》等。
  • 神奇的地球现象

    神奇的地球现象

    人类总是充满好奇心,富有求知欲望,不仅对历史积淀的文化知识和日益发展的科学技术具有浓厚的兴趣,而且对世界上许许多多的未解之谜都充满了好奇心。这是人类的心理特征,也是人类社会进步的一种基本动因。从地球到宇宙,从自然到历史,从科学到艺术,在这许许多多的领域中,无不存在着这样或那样的“未解之谜”。
  • 哦!我最喜欢的科普故事

    哦!我最喜欢的科普故事

    《小学生快乐阅读书架:哦!我最喜欢的科普故事》由王佳琪主编,共分8章,分别为天文篇、地理篇、数学篇、物理篇、化学篇、生物篇、医学篇、建筑篇,是为小学生量身打造的科普读物,编者精心选取了小学生感兴趣的科普故事。《小学生快乐阅读书架:哦!我最喜欢的科普故事》以启发小学生自主性、创造性思维方式为目的,从杰出科学家的故事到重大的科学发现,引导小学生在读书的过程中开动脑筋、思考问题。从而提高小学生的思维能力,增加小学生对科学的兴趣。
热门推荐
  • 狩魔记

    狩魔记

    我是异能界的狩魔者。这个世界由我来主宰。——鬼扑克
  • 圣兽位面

    圣兽位面

    灵兽大陆,强者为尊。遗子君澜在这片灵兽师横行的大陆上,逐步成长,终将成神的故事。
  • 我在上界是剑修

    我在上界是剑修

    身负使命,我背剑前行。五年后,地球之上的位面将会有灭世之灾,为了守护我身后的蔚蓝星球,我以凡人之躯持剑徒步成仙。千万神魔在前,亿万生灵在后,我唯有前行。
  • 鸿蒙灵宝

    鸿蒙灵宝

    某天才激动万分:“我是天才,哈哈哈,刚刚学习炼丹一个月,就炼制出二品丹药!”主角很无辜的吐槽:“我刚刚入门,师兄们未传授,就能炼制三品丹药!”某天才吐血不止!!!本书修真境界:练气、筑基、金丹、元婴、通灵、出窍,化位、劫渡、神虚——————————————————————————————————————……新书上传,希望喜欢的朋友,能够收藏养肥,多余的推荐票砸过来吧……
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 肖先生底线一直被刷新

    肖先生底线一直被刷新

    肖墨林无奈,活了近三十年,没有谁能够一直无视自己的原则和底线的,偏偏徐幽就是这么一个无理取闹之人,一直在刷新他承受的底线。肖少爷说:“我肖墨林绝对不会向任何人低头,这辈子都不可能。”徐小姐发话:“我矮,你不低头我怎么亲你?”肖某人害羞又只能乖乖的低头了。-肖少爷说:“我绝对不会原谅欺骗我的人,这辈子都不可能!”徐小姐前前后后欺骗肖某人不止三次,委屈巴巴叹息:“肖少爷无法原谅幽幽,那幽幽只好离开惹~”肖某人吓得立马追了出去,花言巧语,百般祈求,将人哄了回来。-婚后。面对记者的采访。肖先生说:“我工作忙,晚上应酬,十二点之前绝不回家,没人能管得了我。”徐女士回应:“我们家门禁八点,八点不锁门的话,一定是我还在外面。”此后肖先生从不敢晚回家,除非陪老婆应酬。-肖先生说:“认错?这辈子都不可能认错,我怎么可能犯错?”肖宝贝默默的搬出来一个榴莲壳,放在沙发边上,再装好一盘榴莲,放在茶几上,再牵着高高雅的徐女士走过来优雅的落座。肖宝贝:“妈咪,榴莲好吃吗?”徐幽:“宝贝,下次用你爸爸的膝盖把榴莲壳敲开。”
  • 虎猫传奇

    虎猫传奇

    在遥远的古代,一日天地异象,雷声滚动,一道黄光倾到人间,现到地上一只虎相小猫,连毛儿还没干。他便是女娲娘娘用带到天庭的最后一块黄河之泥所制,一种新的种类虎猫。他被百兽之王,老虎看到,叼到虎洞让虎后抚养,刚好虎后刚生了一群小虎崽,虎猫倒是落了个逍遥自在。可是眼看哥哥姐姐,弟弟妹妹都能自食其力,自己却还是形同幼虎一般。靠着虎父母养活。好在虎父母倒是不嫌弃他,将他养在身边。可是虎父渐渐衰老,山头易主,另立新王,虎父母只好带他远离家园,四处奔波。
  • 一夜奈良

    一夜奈良

    18岁,奈良的错误邂逅,她一夜承欢换来他一张天价支票。21岁,电梯间的意外重逢,她一朝失足换来他一纸卖身契约。她说:“纪总裁,办公室作案有难度,实施操作需谨慎。”他说:“杜老师,潜规则技术我在行,业界良心有保障。”当她捧着热腾的爱心便当苦等他两小时,换来的却是他拂过袖口的褶皱,任妖冶女子挽着,冷得透彻心扉。当他拿出鲜红的国家认证静候她大半夜,看到的却是她牵着可爱的稚子,在帅气男子怀中,笑得花枝乱颤。傲娇女老师PK腹黑大总裁,薄荷迷情,一见侵心。
  • 我在异界吃烧烤

    我在异界吃烧烤

    穿越异界,开局一个系统。静看主角如何用系统走向巅峰