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中国时间: 08:22 2016年12月11日星期日

吸食岩矿微生物改变对生命的科学认识


科学家们认为他们对生命机理所知不少,直到20多年前的一个发现改变了他们的传统看法。科学家们发现存在通过岩矿呼吸的微生物。直到最近科学界才接受这个事实,即存在从岩矿中获得能量的生物。还发现了以岩矿为食的生物。

肯尼斯•尼尔森(Kenneth Nealson)有许多头衔,比如微生物和生物化学专家。但这个头衔不是他最为骄傲的。

“大家叫我希瓦氏菌(Shewanella)之父。”他说。

希瓦氏菌是震惊科学界的一种不同寻常的细菌。25年前,尼尔森在一个湖泊发现了这种细菌。与其它生物一样,希瓦氏菌呼吸氧气,但就像视频中显示的那样,它还能“呼吸”这一片氧化锰。金属在几个小时里慢慢消失了。

尼尔森说: “那个东西过了18个小时就在你眼前消失了。但在那些条件下,它本来应该几千年都是稳定的。”

包括人类在内的所有生物通过电子转移产生能量,从我们吃的食物中吸取电子而生长。

“我们吸入氧气时,我们给氧气电子,这个过程中产生的电压让我们生产能量。”尼尔森说。

这个过程通常发生在细胞内,如右边的照片所示。但对于希瓦氏菌和其它呼吸矿物的生物,电子转移通过纳米线的帮助发生在细胞之外,如左图所示。这对科学界来说似乎是不可思议的。

尼尔森说:“这是我职业生涯中最激动人心的时刻之一。你意识到,你发现的东西可能其他人都不曾发现过,而且几乎没有人会相信。”

从那以后,微生物学家发现了其它呼吸金属的微生物。尼尔森说,他们最终将这类微生物写进了教科书。在此基础上,尼尔森实验室的一名研究者有了另一个发现。

细菌以海洋沉积物中的岩矿为食,作为能量来源,将电子从细胞膜外转移到细胞中。

南加州大学的安妮特•罗(Annette Rowe)说:“所以不需要将它转移到内部来获得能量。”

她接着说: “一些人也会和25年前发现希瓦氏菌时那样觉得这是荒诞的,因为他们就是不相信,也不愿相信。”

这些发现的意义不止于此。它可以解释外太空,解释生命在火星等外星球上可能的生存方式。尼尔森说,他之前的一名学生正在制造可以安装在探测器伸展臂上的仪器,这个仪器在2020年进行火星探测任务时是科学家们的特别之眼。

南加州大学的尼尔森说:“如果火星上的一块岩石、沉积物或者我们钻探地壳得到了一块地核,它们产生了很好的荧光信号,你突然看到荧光中的某些颜色,你就可以下指令:停下车,让我们取点样本,再仔细看看。”

与此同时,科学家们正在深入地壳下层,看看几千米深的地下有没有其它形式的生命,它们的生存方式

是否与我们已知的生活在地表的生命截然不同。

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