恐龙时代的深海细菌重获新生

联合果敢号(Joides Resolution)钻探船所运载的钻井平台从深海底床获取岩心样本

作者:大卫.卡奇普勒 (David Catchpoole)

研究人员表示,他们已经从太平洋深处“毫无生气”的污泥层中复活了 1 亿多年前的细菌。

借助于实验室里的孵化箱,“将微生物从跨时代的沉睡中唤醒。”[1]

他们总共收集并研究了 6986 个细菌细胞。[2]  有一份新闻报导热情洋溢地指出:“令人惊讶的是,他们成功地复活了几乎每一个细胞。”[1]

这一发现令科学界震惊。该地区海底沉积物中的营养物质比其他地方少得多,这一点是人所共知的。有人评论道:“这一带的沉积物比地球上任何地方更缺少生机。” [3] 然而,钻芯样本中确实含有氧气,但这些细菌是需氧菌(呼吸空气),所以这不是限制因素。

钻芯样本属于粘土,位置是在新西兰东北约 2,300 公里,深度是5.7公里,钻芯深入海底以下75 米。钻头所穿过的覆盖岩层坚硬而致密,叫做陶瓷形变岩(porcellanite ),[4] 这种岩石是微生物所无法穿透的。因此,在这些岩层沉积形成的时侯——据称是 1.015 亿年前——细菌被困在了下面。而且其他微生物也不能渗入(为这些细菌提供营养)。

震惊!震惊!

生物学家知道,细菌根本无法在如此低营养的条件下存活这么长的时间。这就是为什么人人震惊。该研究的第一作者是日本海洋研究开发机构的诸野祐树博士。他说:“我首先怀疑这些发现是否来源于某些错误……”。[1] 他又说:“微生物被掩埋并长期受困于营养和能源都极度缺乏的环境中,其中的大多数竟然能够恢复活力,这真是不可思议,这在生物学上是挑战性的。” [5]

“这在生物学上是挑战性的”,因为细胞是复杂而脆弱的机器。有生命之物所面对的严酷现实是不断的损坏和衰变。如果没有持续的修复,细胞内部的结构就会“瓦解”。[6]  专家认为,10 万年之后就不应该有完整的 DNA,遑论一个有机体的整套机器。

“僵尸”?

难怪研究人员自己都怀疑自己的结果。一位作者回忆说:“我们不知道我们得到的是功能齐全的细胞还是保留了少许功能的僵尸。”[3]

事实上,获救的细菌在给予充足的食物后反应非常明显,能进行“多种代谢活动”。[5] 它们繁殖迅速,所有的特征都显示其功能齐全。它们也不是一两个异常菌群。遗传分析表明,它们代表了 10 个主要菌群。

漫长时期论的困惑

这些微生物“从大型恐龙横行地球的时代”一直在沉积层中休眠,一亿年以后又重获新生,这对研究人员来说的确是一个迷团。[7] 根据我们所了解的地表菌群维持生命的能量需求,这些细菌根本不可能在海底以下营养极差的环境中存活那么长时间。请注意,这些并不是真正的“休眠”细菌,它们并不是代谢停止的脱水芽孢,而是处于缓慢代谢中。大多数细菌甚至不属于形成芽孢的种类(芽孢有助于一些细菌耐受恶劣环境)。然而即使是休眠状态中的芽孢也会有分子损伤的蓄积。 [8]

所以他们得出结论,海底微生物一定有一种前所未知的特殊能力。也就是说,海底细菌的能量需求一定“比地表微生物低亿万倍”,[1] 尽管两者之间有明显的相似之处。震惊之余又生钦佩。该研究的另一位作者、罗德岛大学海洋学家史蒂文·德洪特陷入沉思:“在饥饿中受困一亿年而保留了全部生理机能,这真是了不起的壮举。”[5]

《新科学家》里的一篇文章声称,“这些深海微生物肯定已经自我修补无数次”。[3] 可是在能量供应不足的情况下,它们怎么能做到自我修补呢? 诸野博士的结论难以置信:“我们现在知道,海底以下的生物圈里没有年龄限制。”[1]

一个不容挑战的主张?

到目前为止,科学文献中对于这种认为海底细菌“没有年龄限制”的非凡主张似乎还没有人提出严肃的挑战,就好像研究界已经温顺地接受了它。

这与 20 年前的骚动形成鲜明对比。20年前有人从据称是2.5亿年的岩盐晶体中分离出活细菌。[9] 许多人坚持认为盐晶样品一定被现代细菌污染了。对其他有关“睡美人细菌”的报告也有人提出了类似的反对意见。[10]  但这次没有人质疑,可能是因为细菌被密封在多层致密、坚硬、无法穿透的瓷石之下;再加上研究人员为防止污染所做的细致工作。《新科学家》在其关于这些最新发现的报告中提到“盐晶古菌事件”时写道,污染“在新研究中不太可能发生。”[3]

虚构的亿万年

那么,尽管现实因素强烈提示这是不可能的,细菌是如何在极端能量限制下存活“亿万年”的呢?问题的症结在于假定的亿万年进化时间线。实际观察到的唯一现象是海底细菌仍然活着。亿万年是插接到结果中的虚拟陈述。

真实的历史

从圣经记载看,最长的时间大约是 6000 年。最可能的情况是,掩埋细菌的沉积层是大约 4500 年前的诺亚洪水时期形成的。我们不怀疑这些细菌生活于“恐龙横行地球”的时代。恐龙成对地被带上了方舟,后来它们又离开了方舟——不是数亿年前,而是数千年前。

这就完全改变了计算海底细菌能量使用速率的时间框架。

在没有任何测量支持的情况下,声称它们的能量需求必须比其他细菌低亿万倍是不合理的。虽然存活数千年仍然是一项惊人的壮举,但相信圣经的时间框架是有道理的。它不需要一亿年的进化时间所需的不可攀及的智力体操和对科学数据的边缘化处理。

在这种情况下,研究人员自己的科学界同行们对这些发现的最初反应是有道理的。例如。 《新科学家》报道说:“许多生物学家对单个细菌细胞可以存活一亿年的想法感到不安。”[3] 而德洪特博士自己也提及,“我在发言中提到这种可能性,这让一些研究人员抓狂。”[3]

本该如此。

参考与注释


[1] Scientists successfully revive 100m-year-old microbes from the sea: Microbes had lain dormant at the bottom of the sea since the age of the dinosaurs; theguardian.com, 29 Jul 2020. 

[2] Morono, Y. and 7 others, Aerobic microbial life persists in oxic marine sediment as old as 101.5 million years, Nature Communications 11:3626, 2020.

[3] Barras, C., Bacteria dug up from beneath the seabed may be 100 million years old; newscientist.com, 28 Jul 2020.

[4] 之所以叫做陶瓷形变岩,是因为看上去像没有涂釉的陶瓷,通常是不纯净的燧石,是由极小的石英(二氧化硅,SiO2)晶体构成的岩石。

[5] Scientists discover 100-million-year-old bacteria under South Pacific seafloor; abc.net.au, 29 Jul 2020.

[6] Batten, D., DNA repair mechanisms ‘shout’ creationCreation 38(2):56, 2016. 

[7] Deep sea microbes dormant for 100 million years are hungry and ready to multiply; sciencedaily.com, 28 Jul 2020. 

[8] Djouiai, B. and others, Role of DNA repair and protective components in Bacillus subtilis spore resistance to inactivation by 400-nm-wavelength blue light, Appl Environ Microb84(19): e01604-18, Sep 2018.

[9] Vreeland, R.H., and 2 others, Isolation of a 250-million-year-old halotolerant bacterium from a primary salt crystal, Nature 407(6806):897–900, 2000; and Salty sagaCreation 23(4):15, 2001.

[10] 如 ‘Sleeping Beauty’ bacteria and More ‘Sleeping Beauty’ bacteria

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