當前位置:
首頁 > 天下 > 從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?

從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?

從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?


要說最長壽的當數自然界里的一些微生物了,它們為什麼能夠在數百萬年間保持彈性和活力,而不是像我們一樣發生衰老、磨損和病變?


珊瑚是比較長命的物種之一,一些珊瑚已經在我們的星球上存活了數千年之久。美國龍蝦能夠活上至少140年,烏龜能夠活上250年,一種叫做ming的軟體動物在實驗室記錄下存活了507歲,不過在實驗員的一次誤操作中死亡,至今不知道它的壽命上限。

從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?


這些看似十分高齡的動物,其實對於某些生活在我們星球上的萬年老妖來說也只是孫子輩。那些地球上最為古老的活物能夠輕易打敗你對壽命的認知,不過還好,這些老怪物都是幾乎無法通過肉眼看到小怪物,不然我們今天也或者也是它們的奴隸吧。


在西伯利亞、南極和加拿大最冷的地方,在那些已經封印了數千至數百萬年,甚至會被永恆冰封的凍土之中,在凍土層之下的數百米之中,被稱為永久凍土層的地殼之間,生活著一群藍精靈像他們頭頂的凍土一樣長久的細菌。


從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?

這些細菌的存活的方式至今不為人所知,不過有些人認為它們的身上藏有通向不朽生命的鑰匙。


沙比提阿貝佐夫是俄羅斯駐南極東方站的科學家之一,他在1979年的南極科考中,在位於冰蓋的下方3600米冰川之下的Vostok湖表層,發現了這些細菌和真菌等微生物。


而這裡的冰層已經凍結了數百萬年,而這些古老的菌種也在冰層之中快樂的活著。顯然,這些細菌是沒法在冰層形成之後在進入到其內部,因此,阿貝佐夫認為這些細菌已經存活了成千上萬年,這就要比我們之前所發現的任何物種都要長壽


2007年,這一長壽記錄再次被打破,Eske Willerslev和哥本哈根大學的研究團隊分別在南極、西伯利亞和加拿大的永久凍土層深處發現了50萬年壽命的古菌種。並且首次在活躍的細菌體內分離出了它們的DNA。


之後,不到兩年時間,新發現的被認為擁有350萬年壽命的更為古老的微生物再次打破紀錄

俄羅斯科學家Anatoli Brouchkov在西伯利亞的Mammoth山脈發現了它們。這名瘋狂的科學家向自己體內注射了這種古生物,不知道是不是受到了哪名超級英雄的啟發,他希望通過向自己體內注入這種後來被命名為 Bacillus F的細菌變成長壽俠。


同時,他也通過向小鼠和果蠅體內注射滅活的這種古菌種。是否能夠延長壽命就不得而知了,不過他聲稱自己已經2年沒有感冒過了。


但是,是什麼理論使得科學家夢堅信凍土層的細菌有如此古老的壽命,而不是它們在凍土之中持續的繁衍至今?


因為它們在凍土之下幾乎已經被壓實了,緊密的程度使得他們即無法進行分裂也無法容納新生的細菌。如果繁殖的可能性被限制,那麼就能確認這些在當代被發現的細菌,應該就是當年被封印在其中的那些了。


從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?

在這種驚人的推理之下,一些發現的獨立細菌已經在裡面存活了2.5億年之久


這些細菌發現自墨西哥一處600米深的鹽晶礦中,當時他們正打算在這挖出一個核廢料掩埋區。這些擁有2.5億年壽命的小菌菌們在恐龍剛開始行走時就已經在那裡了,然後孤獨的度過了2.5億多年。


來自濱州西切斯特大學的Russell Vreeland是這種細菌的發現者,這種名為Virgibacillus strain 2-9-3的細菌要和現代在死海中發現的現代Virgibacillus很像。


這些古老的菌種一從晶礦中提取出來,就被置於一個營養豐富的培養皿中,他們希望餵養、增擴這種古老的菌種。

還有一些研究人員測算strain 2-9-3可能不到2.5億歲,一種可能性是實驗室設備受到了污染,使得它們從外界被帶入了鹽晶礦,然後又被發現。不過Vreeland堅持自己的觀點,他們是一隻被困在那裡的。


他們就在那,一直在那裡生存著。從外界進入密封的晶體的概率幾乎為0,而通過污染被帶入的概率也在十億分之一之下。


而且,晶體中發現封印古菌種的例子也比比皆是,我國的中部地區的內陸鹽水湖的某處鹽晶礦中也發現過年齡在33萬-48萬年間的古菌種。只不過這次發現的鹽晶礦形成時間超過了2.5億年。


無論是凍土還是鹽晶礦中封印的上古微生物都幾乎處於生命的極限狀態,因為空間被極限壓縮,無法滿足有絲分裂的條件。每個單細胞微生物都需要儘可能的尋找可供自身存活下去的微小能量。


同時,代謝也會形成有毒物質,導致生存環境的惡化。


但是就是在這種極端的條件下,這些上古菌類完成了生命的壯舉,他們所依靠的也只是十分簡單的DNA和蛋白質框架。這就是長生不死的鑰匙。


很多科學家相信,只有當這些菌類掌握了能夠修復DNA和細胞結構的能力,他們才能完成長時間的生存。但是,這種活躍的修復能力,以及在極端條件下也能正常運轉的機制還未被我們發現。


從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?


在永久凍土層或者鹽晶中缺乏生命耐以延續、在細胞修復時佔有重要的地位的寶貴水資源。


Vreeland目前在Howard Hughes醫學研究所對strain 2-9-3 bacteria的基因進行測序工作,完成DNA測序將能夠幫助我們對長壽基因的了解更進一步。


一些上古菌種可能還有一套以上的備選應急生存方案,但是也會通過停滯生長的方式來應對不良生存條件。


這種方式就像我們所熟知的一些細菌以孢子的方式進入休眠狀態,來度過段時間的生存條件惡化。類似的,我們所常見植物的種子,在核心外面有一層堅硬的殼來保護自己。


但是就適應能力和頑強程度而言,孢子簡直完爆所有植物的種子,一些孢子能夠忍受高溫高壓,甚至爆炸的輻射,或者經歷多年沒有水分和營養的環境,等待周圍環境有所好轉之後重新激活內部的生命開關。


早在1995年,Raúl Cano和同事在對一隻古老的蜜蜂進行解剖的過程中,在它的肚子里發現了壽命長達3億年細菌孢子。當然,這隻蜜蜂連同體內的細菌是在幾億年前的從天而降樹脂包裹下,形成的琥珀中保存至今的。


從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?


但是也有科學家認為,僅有形成孢子的能力也無法讓細菌完成2.5億年的生存。經過如此漫長的歲月,它們體內的DNA將不可避免的退化甚至瓦解。


任何生物的DNA都同時飽受著來自高能的宇宙射線、太陽輻射、紫外線等外界環境的考驗,我們無法體會這種威脅是因為我們的壽命還不足夠長。


羅格斯大學的Paul Falkowski正在進行一項實驗,實驗的對象就是壽命在10萬--800萬年之間的5個細菌樣本,這些細菌分別來自南極洲的Beacon 和 Mullins山谷。他試圖和同事們在冰中培養這些微生物,他發現越是古老的冰塊中發現的微生物,它們的DNA平均長度越短,同時也能夠被養活的數量也越少。


換句話說,在長期的冰封環境下,DNA同樣也在退化。不過他還是成功的對一塊有著200萬年壽命的冰塊中的微生物進行培養,經過計算在110萬年左右的時候,這中細菌的原生DNA有一半以上發生了退化。他還推測,如果這些細菌在極地受到輻射損傷,它的壽命不會超過2-300萬年。只需要一兩次的宇宙射線影響,它們就掛了。不過好在這種影響的概率不大,兩次發生的間隔就長達數百萬年。


Vreeland仍然堅信,如果能夠創造適當的條件,他們能夠將細菌生長的條件延長到更久。


鹽晶封閉環境更加苛刻,因為不透氣,幾乎不會發生氧化反應,如果是被封印在深色的鹽晶中,就更好了,這樣可以避免紫外線的傷害。


同時,他發現這些孢子的DNA分子變得非常緊湊,這樣它們暴露在輻射射線之下的概率就會進一步的降低。鹽晶中存在的重金屬又能夠更進一步的隔離部分放射性衰變所產生的輻射。


從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?


這就意味著,唯一能夠給鹽晶中封印的微生物帶來威脅的衰變輻射就是鉀-40了,不過他的半衰期長達12.5億年,這種輻射的影響概率就更低了。無水的鹽晶環境進一步強化了DNA的化學鍵強度,使得他們更難被破壞。


通過極限測試,他么發現鹽晶中的細菌至少在能夠承受比一般環境下細菌1000次以上輻射刺激,它們的DNA才會受到致命傷害。所以找到一個安全的場所躲起來,是一個非常不錯的選擇。


那麼就這種單細胞細菌能夠生存2.5億年有什麼一般性的意義呢。


從幾十萬年到上億年,微生物的壽命有極限嗎?


如果細菌能夠生存失敗萬年,我們就無法排除細胞或者DNA首次出現在太陽系的其他星球上的可能性,當然也可能是某顆彗星或者小行星。畢竟,距離我們銀河系最近的仙女座信息也只有2-3萬光年的距離,這種距離使得2.5億生存時長的細菌能夠通過某種太空旅行的方式飄到我們現在所生存的地球上來。


此外,他們的研究也給以火星存在生命的可能性有力的支持,因為火星隕石中發現了不少鹽礦。


這種擁有長壽能力的有機體也有為人類社會帶來潛在威脅。可能有某種致命的病毒或者細菌封印在某塊鹽晶礦或者是極寒的永久凍土層之中,隨著開採,重返人間。


在2014年西伯利亞的永久凍土層地下30米左右發現的,保存至今有3萬年以上的巨型Pithovirus sibericum能夠在顯微鏡下直接可辨,它們足有1.5微米大小。


科學家將他們帶回實驗室之後,它們就立馬起死回生,並開始在全球私掠。由於缺乏相關的抵禦機制,它們能夠像外來物種入侵一樣,快速席捲全球。不過好在,這種細菌對人體沒有什麼嗜好,它們只攻擊單細胞變形蟲。不過研究人員所擔心的是,隨著氣溫回升,大量冰川和凍土層隨著冰塊融化被釋放出來,重返人間。


比如,天花病毒的上古近親可能被封印在某個冰蓋之下,因此,研究人員像古代祭祀那樣預言到:即便這種擁有超級長壽的細菌數量不多,但是它們仍然能夠帶來世界級的波動。

您可能感興趣

20億年前的反應堆,「無人駕駛」了幾十萬年,原來是這樣工作的
活了幾十萬年的生物,居然就長這樣?
放棄微軟幾十萬年薪,到成都街頭撿破爛,這個80後IT男,讓垃圾分類變得如此高大上!
在地球上生活了幾十萬年,如今卻瀕臨滅絕,最後的古生物之一!
他是微軟產品經理,放著幾十萬年薪的工作不做,卻拖家帶口撿了8年垃圾,然而意想不到的事情發生了...
人類幾千年的文明發展至今,那發展幾十萬年的文明是什麼樣的?
放棄幾十萬年薪,她去擺弄花花草草,竟然俘獲了100000+顆心。
放棄幾十萬年薪,她去擺弄花花草草,竟然俘獲了100000+顆心
越戰後,幾十萬年輕女兵為何無人敢娶?原因讓人寒心!
冰層下埋藏幾十萬年的蟲子終於被複活,原來海底還有這些奇葩生物
放棄幾十萬年薪,姑娘在朋友圈最美的浙江古村裡,把民國古宅變成暗戀的桃花源
魔獸世界7.2劇透:埋藏於艾澤拉斯幾十萬年的秘密
沃夫瑞葉星幾十萬年內將爆炸形成超新星,發出伽瑪射線將射向地球