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地球上“最深的居民”?

向下钻入地壳,你会发现坚硬的岩石、无法忍受的热度,以及稀薄的空气。然而事实证明,那里也有动物在蓬勃地繁衍生息。

100多年前,法国著名的科幻小说家儒勒·凡尔纳在小说《地心游记》中描写到,里登·布洛克教授偶然得到了一张古老的羊皮纸,上面记述从一个神秘的火山口进入,就可以到达地球中心,教授对此深信不疑,不顾家人的极力反对,毅然决定开始一次穿越地心的冒险旅行,途中经历了各种磨难:炙热、眩晕、饥渴、黑暗、迷路,不过他和同伴也饱览了地下海的雄伟风光,经历了一场海怪大战,见识了异常珍贵的古生物化石,还遇到了一个放牧大象的远古巨人——那真是一个五彩斑斓的地下生命世界。

然而,现代科学研究表明,凡尔纳的地下生命世界的确只是一种幻想,真正的地下世界并没有那么五彩斑斓,没有海怪,也没有巨人。实际环境是这样的:高温、缺氧、高压,甚至连我们常见的动植物,都很难在那里生存。然而,这并不是说,地球深处不可能有生物,因为有些生物恰巧就是“深处居民”。

线虫很顽强

很早之前,科学家就发现,地表数千米往下的地底有单细胞生物存在。当时,大多数科学家认为,地球深处只能作为细菌那样的单细胞生物的家园。因为这个家园的环境非常严苛:极其炎热、黑暗,而且氧气稀少,不管是能量来源还是生活空间都受到了很大限制。如果地底真的有复杂的生物,它们每一天就要为得到一顿像样的食物而努力和挣扎——这似乎不太可能。

但总会有那么一个“特立独行”的学者,他就是比利时的生物学家盖坦·博格尼,他确信有一种动物能够在地壳深处生存下来:线虫。

为什么会是线虫?首先,因为线虫耐性非常强,世界的各个角落,几乎都有它们活动的身影。它们可以在温泉、沙漠、高山和最深的海洋中自由生活,也可以生活在南极圈干谷的冻土里,或是其他动物身体里,其中还包括人类的肚子,甚至在抹香鲸的胎盘里都能找到它们的身影。在此之前,科学家就曾在几十米的地下发现过线虫。

再者,当环境变得极其恶劣时,线虫有一个能使自己活下来的巧妙伎俩,这个伎俩就是休眠。尤其是缺乏食物、高温或过度拥挤时,线虫的身体会释放一种信息素,来触发休眠。一旦休眠,就进入生命停滞期,新陈代谢也会相应减慢。这种特殊状态能让它们在苛刻条件下存活很长时间,直到周围环境重新变好才会苏醒过来。

线虫还曾经多次进入太空环境。比如在1972年,“阿波罗16号”太空任务曾携带线虫抵达月球。而在2003年,“哥伦比亚号”航天飞机返回地球大气层时发生解体,7位宇航员丧生,但密封容器中的线虫仍存活着。

线虫的生命力如此顽强,如果有一种动物能够在地球深处生活,会是它们吗?

最深居民,花落谁家?

2007年,博格尼打算实施他的探寻计划,他眼光聚焦到南非的金矿山上,在那里,矿商们向下钻取的深度已经超过3.6千米,矿井底部算是当时地球人类能下钻的最深深度了。因此,博格尼想要访问这个被“隐藏的”地下世界。

那么,如何在又湿又黑又热的矿山中搜索寻找生命的迹象呢?博格尼利用钻孔采集地底的水,经过滤后放到显微镜下观察。结果,在南非的贝娅特里克丝女王金矿井下,博格尼检测到了一些小虫子,这是在地下深处发现的第一类动物,它们也正是博格尼所认为的线虫。

但它是一种新种线虫,这种线虫很小,大约只有0.52~0.56毫米长,居住在地表1.3千米以下的地下水里,可以忍耐37℃左右的温度。后来,科学家以《浮士德》中描绘的恶魔墨菲斯托菲里(Mephistopheles)的名字,为这个新种物种命名,因此,大家称之为魔鬼线虫。

而另一个金矿——陶托那金矿的3.6千米深处,研究人员又发现另一个未知的线虫物种的DNA,那里的温度高达48℃。

2015年,研究人员在矿井隧道“天花板”的钟乳石,找到了大约20只线虫,这是第一次发现线虫生长在这样一个独特的环境中。

这是一种叫做M.parvella的线虫,以前通常活在海里,可是研究者却是某个金矿地下1.4千米的钟乳石里发现它们的。钟乳石没有明显的裂缝,所以M. parvella被困在里面,而钟乳石里面也发现了细菌,这是线虫现成的食物来源。之前我们提到,在环境恶劣的地底,动物要找到充足的食物实非易事,但我们根本不用担心线虫会挨饿,因为细菌等微生物在地下生机勃勃,而线虫又以它们为食,平均算下来每条线虫都有万亿个细菌做食物,足够吃上3万年。

这种线虫还能下到3.6千米。目前为止,它们和陶托那金矿不明深栖线虫,共同分享了“最深的动物居民”的头衔。

如何来到地底?

那么,线虫是如何到地下深处去的呢?它们在那里已经呆了多长时间了?又从何而来呢?

博尔格尼通过碳年代测定法,推断出线虫所在的地下水已经存在了约3000~12000年。这说明,线虫待在那里已经至少有3000年了。

显然碳年代测定法无法证明它们是怎样到达地下的,研究人员猜测,它们可能是雨水冲刷的时候,沿着地壳裂缝掉下来的。比如M.parvella作为一个海洋物种,需要咸咸的水来生存。钟乳石的水是咸的,满足了它们的需求。

但是矿井所处的地方几乎是在南非的中心,最近的海洋已经是在数百千米之外了。研究人员猜测的一种可能性是,线虫是在2.5~3.5亿年前被带到矿山中的,那时该地区是被一个内陆海覆盖,咸咸的水带着生活在里面的线虫,流到岩石之中。

还有另外一种猜测,南非的海岸边有很多的盐田,一大群一大群的鸟每年都会定期地去到盐田,这些鸟可能会不经意之间将海岸边的线虫携带到矿井的地表,然后被冲涮到地底下。然而,有些人认为这种猜测不太可能,因为在线虫运移过程中,如果没有一个恒定的水盐供应的话,它们就会死掉。所以第一种假设更有可能。但无论是什么原因导致线虫进入地下,它们都无法再自主地回到地表了。

地底动物的发现,启发了人们在其他极端地方寻找更复杂的生命,在未来几年里,应该会有更多的深海生物“浮出水面”。同时,这也激励着在其他行星上寻找生命的科学家,尽管微生物仍然是最有可能找到的物种类型,但或许也会有类似线虫这样简单的动物。因为线虫生活的深度——地球上的这种极端环境可能与其他星球的环境相似。


(本文源自大科技*科学之谜2016年第3期文章)

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