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被封存在「時間膠囊」中的生物

讓我們穿越回500萬年前,那時人類祖先剛與黑猩猩告別。在非洲某地。一天,大風把地面的塵埃揚到了高空,然後將其吹到南極。這些塵埃滿載著來自非洲的數以千計的微生物。當南極降雪時,塵埃隨著雪花落回到地面,並永久地凍在了冰里,微生物也被「時間膠囊」封存了起來。

直到熱衷探索的人類到來,它們才重見天日。人類提取出一塊冰芯,將其融化,並在實驗室培養。幾個月後,驚人的事情發生了:古代的微生物開始生長起來。

這不是第一例被複活的古代生物。2000年,科學家甚至復活了一種2.5億年前的微生物。這些一度徘徊在生與死之間的生命,為我們探索生命的本質,提供了獨特的機會。

生命不息,修復不停

生命被凝凍數百萬年後仍能復活,乍一看,這似乎違背了科學常識。以被複活的250萬年前的薩拉多細菌為例。在惡劣的環境下,這種細菌會長出堅硬的殼,變成休眠的孢子。新陳代謝減緩到跟死了差不多——這意味著,它們對自身DNA損傷的修復也停止了,這些損傷是周遭環境中的放射性輻射造成的。

這造成了一個根本的問題:在理想的保存條件下,無法得到修復的DNA,半衰期約為16萬年(即一半的DNA在該時間內被降解)。按此推算,250萬前的生物,其DNA到如今只剩下三萬分之一!僅憑這點DNA,就能將生命復活,開玩笑吧?所以,有人懷疑,所謂被複活的細菌,不過是污染了樣品的現代細菌罷了。

但從事復活壯舉的生物學家可不這麼認為。他們說,細胞只要沒有真正死亡,就能修復自身的DNA損傷,即使修復工作進行得很慢。

這一觀點得到一項研究的支持。科學家將一種從西伯利亞凍土中提取並復活的2萬年前的細菌,置於-15℃的冷凍狀態,然後照射可破壞DNA的紫外線。幾百天內,細菌體內的DNA不斷受損,似乎看不到任何修復的跡象。但之後,一些細菌開始慢慢地把它們的DNA碎片重新粘在一起。

食物匱乏,自有法寶

對於這些「詐屍還魂」的生命,令人還感興趣的是,它們靠吃什麼才能活這麼久?換成我們,即便帶上一個食品櫃,吃上幾年,貨架子恐怕早已空空如也了。

但帶上一個「食品櫃」,確實能大大提高生存的概率。2009年,一個研究小組報告,他們從3萬年的鹽晶中復活了微生物。關鍵的一點是,成功復活的個體,無一例外都與藻類細胞凍在一起。它們通過吃從死去的藻類細胞中溢出的甘油而活命。據估計,僅一個藻類細胞提供的甘油,就可維持一個微生物個體存活1200萬年。

此外,有一點也有助於它們苟延殘喘。當水結成冰時,任何雜質(包括營養物質)都會從冰晶中擠出,成為鹽分極高的液體小泡。這種水泡可以在-15℃依然保持液態。被複活的微生物,大多都生活在這些水泡里。濃縮的營養物質可讓它們在飢餓的邊緣生存很久。

不過,話又說回來,即便食物匱乏,它們也有對付的妙招。科學家發現,讓已復活的微生物挨餓幾個月之後,它們棒狀的身體機械地分裂成了小球形。這或許是它們的生存策略。因為較小的體型需要更少的能量,而且分裂之後,總體積不變,但與外界接觸的總表面積卻大大增加了。這意味著它們更容易吸收周圍的營養物質。

當然,有些事情能省則省了,比如說繁殖,微生物素來以繁殖速度驚人而著稱。通常情況下,一個細菌在死之前,要繁殖十代。但是,在「時間膠囊」中的微生物,繁殖活動似乎停止了,否則有限的資源很快會被耗盡。

進化也停滯了

人們感興趣的還有一點是,通常認為,進化是所有生命不可避免的:通過一代又一代的繁衍,生物體內積累著推動進化的微小突變。但是,如果不能繁殖,還會發生進化嗎?

一個研究小組分析了從海床底下收集來的細菌DNA,其中一些細菌已經被掩埋了5000多年。他們發現,這些細菌儘管沒有進行繁殖,但它們的DNA與海床上正常繁殖的細菌的DNA幾乎一樣。換句話說,沒有證據表明細菌已經積累了突變,以便適應地下的生活。這令人驚訝,因為這些生物群落經歷了數千年的環境變化,從海床到很深的地下,而它們並沒有出現適應性進化。這似乎違反了我們通常理解的生物學規則。

這給了生物學家一個不同尋常的機會來研究進化本身。比如有一種生活於淡水湖中的微型甲殼類動物,叫水蚤。它們的卵附著在湖床上。任何沒有及時孵化的卵,都會被漸漸埋入湖底的淤泥里。科學家從沉積物中收集這些卵,並讓它們在實驗室中孵化。於是,一隻只古代的水蚤誕生了。有些卵已有六七百年高齡。迄今為止,水蚤是被複活的最古老的動物。

隨後,科學家將由古代的卵孵化而來的水蚤和現代水蚤,或置於含營養物質少的水中,以模擬古代的環境;或置於含營養物質多的水中,以模仿現代的環境,然後觀察它們的生存競爭。出乎意料的是,不論在古代還是現代的環境,現代水蚤總是勝出。難道現代水蚤比它的祖先還更適應古代的環境嗎?打個比方,難道現代人比六七百年前的古人更能適應古代那種沒自來水、沒電、沒網的環境嗎?這個令人困惑的謎至今依然沒有解決。

復活生物無處不在

復活微生物的存在也許比我們想像的還普遍。不妨設想一下,地球表面頻繁的地質活動,會經常把一些被埋入地下的微生物帶回地表,如果它們還活著,甚至還可以跟現代的微生物雜交。這種「穿越」式的交配,或許廣泛存在於野生環境中。一些研究人員認為,微生物的進化之所以在冰期之後加速了,部分原因可歸於此。

隨著全球氣候變暖,復活的古代生物跟人類的生活越來越密切相關。譬如,在2016年,西伯利亞的炭疽爆發,至少導致一人死亡。為此次事故負責的病原體,據稱來自70年前死於炭疽的馴鹿遺體。幾十年來,屍體一直被保存在永久凍土中,但一場熱浪將它解凍,致命的炭疽病菌也復活了,被釋放了出來。


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