@ 2016.06.10 , 16:35
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从几十万年到上亿年,微生物的寿命有极限吗?

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要说最长寿的当数自然界里的一些微生物了,它们为什么能够在数百万年间保持弹性和活力,而不是像我们一样发生衰老、磨损和病变?

珊瑚是比较长命的物种之一,一些珊瑚已经在我们的星球上存活了数千年之久。美国龙虾能够活上至少140年,乌龟能够活上250年,一种叫做ming的软体动物在实验室记录下存活了507岁,不过在实验员的一次误操作中死亡,至今不知道它的寿命上限。

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这些看似十分高龄的动物,其实对于某些生活在我们星球上的万年老妖来说也只是孙子辈。那些地球上最为古老的活物能够轻易打败你对寿命的认知,不过还好,这些老怪物都是几乎无法通过肉眼看到小怪物,不然我们今天也或者也是它们的奴隶吧。

在西伯利亚、南极和加拿大最冷的地方,在那些已经封印了数千至数百万年,甚至会被永恒冰封的冻土之中,在冻土层之下的数百米之中,被称为永久冻土层的地壳之间,生活着一群蓝精灵像他们头顶的冻土一样长久的细菌。

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这些细菌的存活的方式至今不为人所知,不过有些人认为它们的身上藏有通向不朽生命的钥匙。

沙比提阿贝佐夫是俄罗斯驻南极东方站的科学家之一,他在1979年的南极科考中,在位于冰盖的下方3600米冰川之下的Vostok湖表层,发现了这些细菌和真菌等微生物。

而这里的冰层已经冻结了数百万年,而这些古老的菌种也在冰层之中快乐的活着。显然,这些细菌是没法在冰层形成之后在进入到其内部,因此,阿贝佐夫认为这些细菌已经存活了成千上万年,这就要比我们之前所发现的任何物种都要长寿

2007年,这一长寿记录再次被打破,Eske Willerslev和哥本哈根大学的研究团队分别在南极、西伯利亚和加拿大的永久冻土层深处发现了50万年寿命的古菌种。并且首次在活跃的细菌体内分离出了它们的DNA。

之后,不到两年时间,新发现的被认为拥有350万年寿命的更为古老的微生物再次打破纪录

俄罗斯科学家Anatoli Brouchkov在西伯利亚的Mammoth山脉发现了它们。这名疯狂的科学家向自己体内注射了这种古生物,不知道是不是受到了哪名超级英雄的启发,他希望通过向自己体内注入这种后来被命名为 Bacillus F的细菌变成长寿侠。

同时,他也通过向小鼠和果蝇体内注射灭活的这种古菌种。是否能够延长寿命就不得而知了,不过他声称自己已经2年没有感冒过了。

但是,是什么理论使得科学家梦坚信冻土层的细菌有如此古老的寿命,而不是它们在冻土之中持续的繁衍至今?

因为它们在冻土之下几乎已经被压实了,紧密的程度使得他们即无法进行分裂也无法容纳新生的细菌。如果繁殖的可能性被限制,那么就能确认这些在当代被发现的细菌,应该就是当年被封印在其中的那些了。

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在这种惊人的推理之下,一些发现的独立细菌已经在里面存活了2.5亿年之久

这些细菌发现自墨西哥一处600米深的盐晶矿中,当时他们正打算在这挖出一个核废料掩埋区。这些拥有2.5亿年寿命的小菌菌们在恐龙刚开始行走时就已经在那里了,然后孤独的度过了2.5亿多年。

来自滨州西切斯特大学的Russell Vreeland是这种细菌的发现者,这种名为Virgibacillus strain 2-9-3的细菌要和现代在死海中发现的现代Virgibacillus很像。

这些古老的菌种一从晶矿中提取出来,就被置于一个营养丰富的培养皿中,他们希望喂养、增扩这种古老的菌种。

还有一些研究人员测算strain 2-9-3可能不到2.5亿岁,一种可能性是实验室设备受到了污染,使得它们从外界被带入了盐晶矿,然后又被发现。不过Vreeland坚持自己的观点,他们是一只被困在那里的。

他们就在那,一直在那里生存着。从外界进入密封的晶体的概率几乎为0,而通过污染被带入的概率也在十亿分之一之下。

而且,晶体中发现封印古菌种的例子也比比皆是,我国的中部地区的内陆盐水湖的某处盐晶矿中也发现过年龄在33万-48万年间的古菌种。只不过这次发现的盐晶矿形成时间超过了2.5亿年。

无论是冻土还是盐晶矿中封印的上古微生物都几乎处于生命的极限状态,因为空间被极限压缩,无法满足有丝分裂的条件。每个单细胞微生物都需要尽可能的寻找可供自身存活下去的微小能量。

同时,代谢也会形成有毒物质,导致生存环境的恶化。

但是就是在这种极端的条件下,这些上古菌类完成了生命的壮举,他们所依靠的也只是十分简单的DNA和蛋白质框架。这就是长生不死的钥匙。

很多科学家相信,只有当这些菌类掌握了能够修复DNA和细胞结构的能力,他们才能完成长时间的生存。但是,这种活跃的修复能力,以及在极端条件下也能正常运转的机制还未被我们发现。

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在永久冻土层或者盐晶中缺乏生命耐以延续、在细胞修复时占有重要的地位的宝贵水资源。

Vreeland目前在Howard Hughes医学研究所对strain 2-9-3 bacteria的基因进行测序工作,完成DNA测序将能够帮助我们对长寿基因的了解更进一步。

一些上古菌种可能还有一套以上的备选应急生存方案,但是也会通过停滞生长的方式来应对不良生存条件。

这种方式就像我们所熟知的一些细菌以孢子的方式进入休眠状态,来度过段时间的生存条件恶化。类似的,我们所常见植物的种子,在核心外面有一层坚硬的壳来保护自己。

但是就适应能力和顽强程度而言,孢子简直完爆所有植物的种子,一些孢子能够忍受高温高压,甚至爆炸的辐射,或者经历多年没有水分和营养的环境,等待周围环境有所好转之后重新激活内部的生命开关。

早在1995年,Raúl Cano和同事在对一只古老的蜜蜂进行解剖的过程中,在它的肚子里发现了寿命长达3亿年细菌孢子。当然,这只蜜蜂连同体内的细菌是在几亿年前的从天而降树脂包裹下,形成的琥珀中保存至今的。

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但是也有科学家认为,仅有形成孢子的能力也无法让细菌完成2.5亿年的生存。经过如此漫长的岁月,它们体内的DNA将不可避免的退化甚至瓦解。

任何生物的DNA都同时饱受着来自高能的宇宙射线、太阳辐射、紫外线等外界环境的考验,我们无法体会这种威胁是因为我们的寿命还不足够长。

罗格斯大学的Paul Falkowski正在进行一项实验,实验的对象就是寿命在10万--800万年之间的5个细菌样本,这些细菌分别来自南极洲的Beacon 和 Mullins山谷。他试图和同事们在冰中培养这些微生物,他发现越是古老的冰块中发现的微生物,它们的DNA平均长度越短,同时也能够被养活的数量也越少。

换句话说,在长期的冰封环境下,DNA同样也在退化。不过他还是成功的对一块有着200万年寿命的冰块中的微生物进行培养,经过计算在110万年左右的时候,这中细菌的原生DNA有一半以上发生了退化。他还推测,如果这些细菌在极地受到辐射损伤,它的寿命不会超过2-300万年。只需要一两次的宇宙射线影响,它们就挂了。不过好在这种影响的概率不大,两次发生的间隔就长达数百万年。

Vreeland仍然坚信,如果能够创造适当的条件,他们能够将细菌生长的条件延长到更久。

盐晶封闭环境更加苛刻,因为不透气,几乎不会发生氧化反应,如果是被封印在深色的盐晶中,就更好了,这样可以避免紫外线的伤害。

同时,他发现这些孢子的DNA分子变得非常紧凑,这样它们暴露在辐射射线之下的概率就会进一步的降低。盐晶中存在的重金属又能够更进一步的隔离部分放射性衰变所产生的辐射。

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这就意味着,唯一能够给盐晶中封印的微生物带来威胁的衰变辐射就是钾-40了,不过他的半衰期长达12.5亿年,这种辐射的影响概率就更低了。无水的盐晶环境进一步强化了DNA的化学键强度,使得他们更难被破坏。

通过极限测试,他么发现盐晶中的细菌至少在能够承受比一般环境下细菌1000次以上辐射刺激,它们的DNA才会受到致命伤害。所以找到一个安全的场所躲起来,是一个非常不错的选择。

那么就这种单细胞细菌能够生存2.5亿年有什么一般性的意义呢。

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如果细菌能够生存失败万年,我们就无法排除细胞或者DNA首次出现在太阳系的其他星球上的可能性,当然也可能是某颗彗星或者小行星。毕竟,距离我们银河系最近的仙女座信息也只有2-3万光年的距离,这种距离使得2.5亿生存时长的细菌能够通过某种太空旅行的方式飘到我们现在所生存的地球上来。

此外,他们的研究也给以火星存在生命的可能性有力的支持,因为火星陨石中发现了不少盐矿。

这种拥有长寿能力的有机体也有为人类社会带来潜在威胁。可能有某种致命的病毒或者细菌封印在某块盐晶矿或者是极寒的永久冻土层之中,随着开采,重返人间。

在2014年西伯利亚的永久冻土层地下30米左右发现的,保存至今有3万年以上的巨型Pithovirus sibericum能够在显微镜下直接可辨,它们足有1.5微米大小。

科学家将他们带回实验室之后,它们就立马起死回生,并开始在全球私掠。由于缺乏相关的抵御机制,它们能够像外来物种入侵一样,快速席卷全球。不过好在,这种细菌对人体没有什么嗜好,它们只攻击单细胞变形虫。不过研究人员所担心的是,随着气温回升,大量冰川和冻土层随着冰块融化被释放出来,重返人间。

比如,天花病毒的上古近亲可能被封印在某个冰盖之下,因此,研究人员像古代祭祀那样预言到:即便这种拥有超级长寿的细菌数量不多,但是它们仍然能够带来世界级的波动。

本文译自 bbc,由译者 邻家乖蜀黍 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 31+1

  1. 3166407

    有无限命,不代表有无限记忆空间

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  2. 3166414

    骚年,你想灭绝人类吗?只需要带把铲子四处挖洞

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  3. 森纯博客
    @1 year ago
    3166416

    森纯博客来访 挺好的

    [0] XX [24] 回复 [0]
  4. Topgun
    @1 year ago
    3166418

    生活着一群蓝精灵。。。

  5. 傀儡
    @1 year ago
    3166419

    蛤!我们有膜法师

  6. 无形的吹奏者
    @1 year ago
    3166420

    500多年前的实验室记录……

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  7. kuvjan
    @1 year ago
    3166423

    建国以后不许成精啊你们

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  8. 御手洗肛裂
    @1 year ago
    3166426

    看到最后,我还是很担心那个误操作的实验员。

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  9. 塞北耕夫
    @1 year ago
    3166431

    谈细菌的最大问题在于:
    你如何证明现在这只细菌就是去年那只?

    事实上你连它是昨天那只都很难证明。
    细菌分裂基本是完全复制,细菌a的大多数后代和细菌a完全一样……
    高等生物即便基因相同,也可以用自我认知来区分,细菌这种东西真是没办法。

    [10] XX [23] 回复 [0]
  10. 超熊
    @1 year ago
    3166438

    煎蛋好像之前发过,ming是个蛤蜊,为了弄明白它的年龄只好把它弄死了,因为按年龄算它出生于明朝所以叫ming

    [58] XX [0] 回复 [0]
  11. 究极体
    @1 year ago
    3166442

    那只叫ming的“软体动物”我记得是只蛤。

    [33] XX [0] 回复 [0]
  12. 3166444

    谁把我弄死了?

    [66] XX [3] 回复 [0]
  13. 橡皮章艺术家
    @1 year ago
    3166446

    我身上的原子已经存在了几百亿年,而且会永远存在下去。

    [14] XX [2] 回复 [0]
  14. 逗比
    @1 year ago
    3166449

    文贫困看破我去弄排水口狗脾气吗我怕谁,在放屁了你跑我磨砂皮泛民派女偶爬上床秒破欧赔

    [1] XX [19] 回复 [0]
  15. 大是大非
    @1 year ago
    3166450

    别看这么悲观的,要看世界上短命的物种,就会觉得开朗许多了

  16. 面神钦点先吃
    @1 year ago
    3166455

    简单来说,越复杂的东西越短命呗

  17. 3166460

    来自地球的细君

  18. 虵很生气
    @1 year ago
    3166462

    江来报道上出现偏差,你们要负泽的,民白这个意思吗

    [32] XX [4] 回复 [0]
  19. 青喵
    @1 year ago
    3166464

    一只叫min的两栖动物已经活了九十年 并且还将持续的活下去

    [30] XX [3] 回复 [0]
  20. 3166467

    @青喵: 每当它出现衰老迹象时,就会有另一个生命死亡,随后它便会恢复生机

  21. 3166524

    感觉翻译得好生硬,刚开头还好,越往后越糟糕,重返人间还用了两次

  22. 3166558

    @橡皮章艺术家: 宇宙才130亿年

  23. 成灵树
    @1 year ago
    3166564

    生化危机里的始祖病毒就是这么挖出来的!

  24. babalala
    @1 year ago
    3166604

    @无形的吹奏者: 你特么是不是克吧吧主?

  25. 转播负能量
    @1 year ago
    3166649

    507的ming软体动物,你逗我的吧现在才2016年啊 1500就开始了???明显胡扯啊

    [1] XX [15] 回复 [0]
  26. 3166736

    多写一个g,应该是min

  27. 3166753

    shixinxin @ 2013.11.13 , 22:49
    世界最老生物确认有507岁,但科学家们为确认它的年龄而弄死了它

  28. 唯物流氓
    @1 year ago
    3166797

    ming,完全是那帮穷鬼骗经费的玩意

  29. 3166832

    熵值越高的东西“存在”的时间越长

  30. 3167196

    @转播负能量: 白痴又来秀智商下限

  31. 3167199

    @超熊: 不是很准确,它是和一堆蛤蜊一起捕捞上来,然后就死了。后来科学家数它壳上的条纹,才发现它已经五百多岁了,诞生于中国的明朝年间,因此起名为“ming”

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