1亿岁究竟有多老?用上帝视角比喻,这群细菌看着白垩纪中后期的恐龙蓬勃发展,又被陨石灭绝;看着哺乳类的祖先努力求生,学会生火,最后到今天正阅读这篇文章的你。

《プレスリリース》#JAMSTEC诸野主任研究员らが1亿年前の太古の地层で微生物が生きて存在していることを発见!
恐竜がいた白亜纪から1亿年余りの间、大半の微生物が地层中で生き延びていたことが明らかになりました。ネイチャーコミュニケーション志で発表。
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—J A M S T E C 海洋研究开発机构(@JAMSTEC_PR)July 29, 2020
日本海洋研究开发机构的推文,左为染色后在镜头下闪烁绿色荧光的老细菌;右为部分采集到的海底沉积物样本。
超过1亿岁的老生物
经过一番细心照料,日本科学家成功在实验室唤醒一批古老、无声却又生机蓬勃的细菌,而它们的年纪……超过1亿岁。
身怀绝技的细菌
科学家一直以来都知道,部分细菌有办法在非常极端的环境生存,如高温、氧气稀薄等。不过,最让主持这份研究的日本海洋研究开发机构(Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology)的微生物学家诸野佑树(Yuki Morono)好奇的是:如果是在缺乏营养的环境,细菌能否依然生存?
1亿年里发生了什么事?
而这群沉睡1亿年的细菌,向诸野教授证明了生命的潜力。这1亿年里,它们伴随白垩纪的恐龙生存、死亡,经历恐龙灭绝,看着哺乳类动物的祖先出现、努力求生,一直到人类祖先出现,直到今天。
超长的寿命就连科学家也摸不着头绪,诸野教授说:“没有任何微生物学理论可以解释,但我们就是发现了。”

这批老细菌住在南太平洋的深海平原,直到2010年才被日本海洋研究开发机构带回岸上。(Source:Unsplash)
家住南太平洋海底
这群古老的细菌来自2010年的综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP)带回的样本,采集自南太平洋环流的海底平原。
这个区域的环境非常独特,堪称“海洋沙漠”。由于营养物质稀少,让以营养物质维生的浮游藻类和以藻类为食的动物相对也少;再加上距离陆地遥远,陆地提供的沉积物稀少,使这里的海底沉积物累计的速度异常缓慢。因此,溶解在水中的氧气就有机会渗透到海底沉积物的深处,进入古老年代的沉积物层,让待在这里的这群细菌保有一线生机。
“唤醒”细菌要有耐心
想唤醒这批细菌非常不容易,如果操之过急,很容易就会不小心摧毁样本。因此,诸野教授和团队先将培养场景降温至华氏50度(摄氏10度)以下,模拟深海环境;研究团队也添加了稳定同位素标记的外部碳源,如碳酸氢盐、醋酸盐、葡萄糖、丙酮酸盐等,以便区分这些细菌是自营还是异营菌,并关注生长情形。
有耐心,才会有成果
经过557天悉心照料后,诸野教授的团队成功唤醒这批古老细菌,细菌开始生长、繁殖并展现多种新陈代谢活动。
诸野教授说:“从生物学角度来看,大部分细菌长时间埋在海底平原深处极度缺乏营养物质的环境,却能重新唤醒,非常令人惊艳。”

经过长达一年多培养,诸野教授的团队才成功“唤醒”这批沉睡1亿年的老细菌。(Source:Unsplash)
到底怎么活下来的?
然而,目前没有人知道这群老细菌究竟如何生存下来。在其他案例,科学家发现有些细菌如果意识到身处环境不适合生存,就会形成内孢子(Endospore,注)等待环境改善,待时间成熟才再次“苏醒”。
但这并不是这批老细菌采用的策略,大部分的细菌都没有形成内孢子,让科学家十分不解。
注:某些细菌或古菌会在环境不适合生存的时候产生“内孢子”,进入休眠状态。内孢子是有多层厚壁的高度浓缩构造,对抗生素、热、酸碱、辐射等有强耐受性,待环境转成适合生存时,细菌孢子会打破睡眠状态苏醒繁殖。“辈分”其实分不清楚?
未参与研究的伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)的地质微生物学家埃德格柯姆(Virginia Edgcomb)指出,要具体判断这批细菌的年纪十分有挑战性,因为有些细菌可能和沉积物样本形成于同一时间,但有些细菌可能是上述细菌的后代。
不过,美国罗德岛大学的海洋学家邓恩特(Steve D’Hondt)对这个说法抱持疑虑,因为细菌身处营养物质非常稀少的地区,应该鲜少有繁殖行为。

不只生物学家大受鼓舞,致力于在宇宙寻找地外生命的科学家也从这项发现看见一丝曙光。(Source:Unsplash)
更老的还在后面?
最令人引颈期盼的是,当时日本海洋研究开发机构带回来的样本,还有更古老的样本尚未分析,那批样本的形成时间甚至可上溯至2亿年前,如果类似种类的细菌同样藏身其中,生命的生存极限将再度往前推进。
从深海到外太空,生命无处不在
在生物学家惊艳于生命韧性同时,许多努力寻找地外生命的科学家也受到鼓舞,因为即便在严苛的环境里,生物仍然有可能找到方法生存。
未参与研究的加拿大麦基尔大学(McGill University)微生物学家马穆迪(Nagissa Mahmoudi)指出,这项研究形同打开潘朵拉的盒子,暗示人们可能在宇宙角落发现生命,他说:“似乎我们走到哪,就可以在哪发现生物生存。”