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魔鬼线虫,地底生存者
#生物
(文/Ed Yong)南非的比阿特丽克斯金矿距约翰内斯堡仅有几个小时的车程,它所在的金矿区是世上最富足的金矿区之一。它在地下绵延两公里多,每年有10000个工人从这里淘出大约11吨金子来。但是最近,一个活生生的东西和金子一起现形,它的名字来源于浮士德神话中的魔鬼墨菲斯托(Mephisto)。 这听起来好像是故事中讲述的那样,矿工们太贪婪,挖掘得太深,最终放出了一个远古的可怕恶魔。幸运的是,魔鬼线虫 Halicephalobus mephisto 这个躲在比阿特丽克斯金矿的东西,只是一条半毫米长的蠕虫而已。这是一个惊人的发现,因为它生存在深层地下,人们认为这种地方除了细菌不会有其他动物。 深层地下指任何深度超过8米的区域,这些地方温度非常高,压力很大,而且氧气稀少,与地表阳光普照、微风吹拂的环境相差甚远,但同样充满生机。与地表相比,这儿的微生物(主要是细菌和极端古细菌)数目更多,它们的总重甚至能超过地表所有生物的总重。 到目前为止,人们一直认为这个微生物帝国里不存在比细菌更复杂的生命。美国科学家在地下200米处发现了一些藻类、真菌及变形虫,在瑞典的地下450米处发现了极少量的真菌。再往下就没什么发现了。 来自根特大学的加埃唐•博尔格尼(Gaetan Borgonie)在比阿特丽克斯金矿地下1.3公里深处发现了魔鬼线虫打破了这一观点。魔鬼线虫并不是蚯蚓那样的蠕虫,而是属于线虫类,线虫类是在地球上生存得最成功的动物种群之一。著名的自然学家爱德华•奥斯本•威尔逊(E.O. Wilson)总爱说:“纵使你能让地表所有的东西隐形,你仍能看到线虫类蠕虫的轮廓。” 博尔格尼对线虫痴迷已久,“如果你花20年时间来研究这种东西,你便能明白这中蠕虫的耐性有多强。2003年哥伦比亚号航天飞机失事时,只有一种线虫存活了下来,”他说。地球环境的变化使这些小东西进化得具有极强的耐性。 博尔格尼明白如果有任何生物能在深层地下生存的话,那一定是线虫,于是便开始寻找能从深层取得样本的途径。后来他找到了普林斯顿大学的地下生物专家塔利斯•昂斯托特(Tullis Onstott),昂斯托特邀请他去南非“寻找自我”。 博尔格尼一到南非,就得到了自由州大学的爱斯塔•范赫尔登(Esta van Heerden)和德里克•里特豪尔(Derek Litthauer)的帮助。这俩人与当地矿工的关系非常好,并说服了他们允许博尔格尼从钻井中寻找线虫。博尔格尼说:“其他人都认为这个想法毫无意义,直接拒绝了,而爱斯塔和德里克对此投入了大量的精力和资金。矿工们也非常合作,他们给予了我们大量的帮助。由于我们不能单独在矿中活动,每次他们都陪同我们下去。” http://guokr.com/gkimage/oz/mi/j7/ozmij7.png 魔鬼线虫 Halicephalobus mephisto 2007年,博尔格尼提取到了第一个样品,不久后他就从取自比阿特丽克斯金矿的水中发现了魔鬼线虫。为了确定这个东西并不是混入到样品中的居于表层的动物,他首先在钻孔周围的土壤样本及金矿其他水样本中进行了排查,又检查了钻孔时所用的水,都没有发现。 最后,博尔格尼检测了发现线虫的水的化学成分。这些水中有一些溶氧、硫磺和其他可溶性化学物质,这些物质的含量与地表水有明显差异。通过碳定年法,博尔格尼推算它们已与地表水分离了3000到12000年。 “从深层地下取样需要强力的工具,而且有污染的可能”,来自哥德堡大学的卡斯滕•佩德森(Karsten Pedersen)说。他也从事地下生命的研究工作。尽管如此,他对博尔格尼的结果还是信服的,“作者们对这一发现论述得非常好,我认为这些线虫确实是在地表深层生存的。” 对于线虫来说,这个地下世界就是个食品储藏室。它们以细菌和其他微生物为食,平均算下来每条线虫都有万亿个细菌做食物,足够吃30000年,根本不用担心会挨饿。 很显然,地下世界比我们想象的热闹得多。“线虫以细菌为食,细菌肯定也要靠线虫尸体存活。”博尔格尼说。线虫并非细菌的唯一威胁。佩德森在瑞典的地下水中发现了能感染细菌的病毒群,而且数目比其宿主庞大得多。这些细菌并不是地下世界的唯一居民,它们只是这个食物网的一部分。 任何活物要想在地表下生存,必须有非常强的耐性,魔鬼线虫满足这个条件。这类线虫已进化得能够忍受足以杀死其在地表生存的同类的高温。它并不孤独,人们也在水温达50到60摄氏度的热泉中发现了其他种类的线虫。 线虫以能在最不宜居的环境中生存著称。来自北卡罗来纳大学教堂山分校的阿德烈亚斯•特斯克(Andreas Teske)说:“它们甚至能在南极圈干谷的冻土里生存。它们能存在于地球上每个隐蔽的角落,即便这些地方缺乏生命存在最基础的条件——氧气、水及作为食物的细菌。” 博尔格尼也很期待某天能从大洋底部的沉积物中发现线虫。他认为,在地球的深层发现复杂生命预示着在火星或太阳系其他行星上发现生命的可能性。“目前的观点认为我们在寻找生命时,只能找到单细胞生命形式,这也许是错误的,”他说,“我不敢断言我们真能发现复杂的生命体,但是至少应该考虑这种可能性。” 博主介绍: Ed Yong,著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班,晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用,包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。