地下深处生命丰富程度远超想象,这对寻找地外生命有启发

12 月 9 日晚, “深碳观测台”(Deep Carbon Oberservatory, DCO)团队发布的一份报告,拓展了我们对于生命的认知,甚至让我们对太阳系的其他地方存在生命有了更高的期待。

DCO 是一个由来自全球 52 个国家、超过1000 位不同领域的科学家在 2009 年成立的国际合作团队,计划用 10 年的时间研究地球上碳的数量、迁移转化、形式、起源以及碳循环对世界的影响这一系列问题。今年是该计划的第 9 个年头,而 12 月 9 日晚发布的这份报告,让我们发现高温、高压、缺少阳光、氧气和营养物质的地下深处并不是一片死寂,恰恰相反,这里充满生机。

通过在全球各地海床、陆地钻探取样,科学家们发现在地下 5 千米的深度,仍然有生命存在。尽管生活在地下的大多数是微生物,但是这些微生物的总量却相当惊人,它们所含有的碳有 150 – 230 亿吨之多,是全体人类含碳量的 245 – 385 倍。

“可能地球上 70% 的微生物都在我们脚下。所以,这会改变我们对于地球上哪里可以找到生命的想法,从大多数生命生活在地表,比如树木、鲸鱼和海豚,到大部分生命生活在地下。”参与 DCO 计划的美国田纳西大学的 Karen Lloyd 教授在接受 BBC 采访时表示

DCO 的这一发现将人们对生物圈的认知范围极大地向下延伸了,他们估计地下生物圈(deep biosphere)的范围可能有 20 – 23 亿立方千米,这几乎是地球上所有海洋体积的两倍。

生活在地下的微生物主要是细菌和古菌,它们有数百万种不同的种类,其中的大部分尚未被确认,也不清楚它们的特征。这些被潜藏在地下的、微生物界的“暗物质”,与地上的“亲戚”有着显著的不同。

由于地下没有阳光,也缺乏氧气,地下生物无法直接或者间接地利用太阳能,因此它们主要通过化能合成的方式从周围的岩石矿物中获取能量。有限的能量来源,让它们的新陈代谢几乎停滞,也不怎么运动,不过寿命却变得非常长,甚至能达数千年

除了细菌和古菌,生活在地下的微生物还包括一些真核生物,比如生活在岩石缝隙中的线虫。

“探索地下深处就像在亚马孙雨林里探险。到处都是生命,到处都有超乎想象、不同寻常的生物,而且数量惊人。” DCO “生命深度”(Deep Life)协会的联合主席 Mitch Sogin 说

发现这些深处地下的微生物,既拓宽了人类对生命的认知边界——关于温度、压力和能源对生命的限制,也极大地拓展了人类关于生命演化的视野——地下生命的基因多样性可能和地上相当甚至更高。而且在这样极端的环境下仍能有生命存在,意味着太阳系的其他地方也有可能有生命存在。

“我认为猜测其他行星和它们的卫星有生命存在是有道理的,特别是当我们在地球上看到在远离太阳的地下,生物能够通过岩石直接获取能量来维持机体的功能。”俄勒冈大学的 Rick Colwell 教授说

在刷新人类对生命的认知边界的同时,这些埋藏在地下的大量微生物,也将刷新人类对地球碳循环的认识。在 DOC 的执行主管 Bob Hazen 看来,这些微生物在地球碳循环上扮演着重要的角色。

“如果不了解生命的多样性和影响,你就没办法理解地球上的碳。细胞让碳的流转起来——它们摄取碳,然后又把碳呼出去。在改造当地环境方面,它们的力量令人惊叹。尽管其他来源的碳在总量上远远比储藏在生命中的碳多,但是生命在地球碳循环方面有着非同小可的影响。” Hazen 解释说

题图来自:Deepcarbon

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