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地表2.8公里下的神秘生物,近2亿年时间没有进化

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很难想象,竟然有些生物不愿意生存在美丽而又和谐的地球表面,而是要隐藏在深深的地壳之中。地心人有没有,我不知道,但地下的生物世界,同样令人震惊。


2008年,当人们在南非的一个金矿中进行开采工作,原本以为发现黄金就已经足够令人喜悦了,但出乎所有人意料的是,这里竟然还能发现新的生物!

当然了,发现新生物的不是那些施工人员,因为这些被发现的都是微生物,需要科学家们利用显微镜来发现。

即便如此,这样的发现同样令人震惊,因为这里已经是地表以下2.8公里的深处了!虽然还算不上地壳深处,但是在这里能够发现生物,同样令人惊讶。

科学家们将这种微生物命名为Candidatus Desulforudis audaxviator,我们可以称之为金矿菌,简称CDA。它们在这里构成了自己的一套小的生态系统,并且在整个系统中占据了微生物总数的99%,看起来是一个不小的家族。

(图片说明:CDA生物)


很难想象,在这个几乎了无生机、不见天日,恐怖幽暗的环境中,它们是如何生存下来的。和地表的微生物不同,这些CDA生物没有其他生物的尸体可以分解,也没有阳光来进行光合作用。它们选择了另外一种罕见的方式来获取能量——化学元素。

在它们生活的地方,有大量的放射性元素,比如铀、钍、钾的同位素等等。这些元素在衰变的时候,会释放出辐射,而这种辐射又会导致地下水的分解。而CDA生物正是通过这样的机制,获得了它们生存所需的能量,在这片世外桃源活了下来。

随后,在西伯利亚、美国加利福尼亚以及南非其他地区的地下,科学家们同样发现了这种CDA生物——原来它们竟然分布得如此广泛!在这三个大洲的地下水中,科学家们一共发现了126种CDA生物,并且对这些生物进行了基因测序。


这个测序的过程非常严谨,相关的研究人员从来不进入其他实验室,以防污染。他们希望通过这样的研究过程,了解不同大陆的微生物在不同的环境下会如何通过进化适应当地的环境。

缅因州Bigelow海洋科学实验室的微生物学家Ramunas Stepanauskas表示:“我们希望利用这些信息,去理解它们进化的方式,以及不同的环境条件会如何带来不同的基因适应方法。在我们的心中,这些微生物就应该像是生活在世外桃源的居民一样独特,正如达尔文当年在加拉帕戈斯群岛看到的那些鸟类一样。”


确实,生物的进化,说到底都是自然环境的变迁迫使生物为了适应新环境而做出的身体构造或者生活习性方面的改变。在不同的环境下,生物需要做出不同的调整,因此就会分化出不同的物种。就像人类一样,热带的人们为了防止过多地遭受阳光辐射伤害而产生更多黑色素进行抵抗,所以长得比较黑,这就是活生生的例子。

因此,研究人员们相信,相距上万公里、分布在三个大洲的CDA生物,势必也会因为环境的不同,而进化成不同的模样。

然而,研究的结果令他们大吃一惊,因为即便相隔如此遥远,这三块大陆地下隐藏的CDA生物竟然几乎一模一样!难道是它们之间有交流?


研究人员马上进行了这方面的研究,结果没有发现任何它们能够在地表或者空气中存活的证据,更不用说跨越上万公里的流动了。而且他们还回顾了整个研究过程,发现在此期间不存在任何样本上的交叉污染。也就是说,他们发现的结果毋庸置疑,这些生物的的确确就是相同的!

这意味着,它们不仅拥有着同一个祖先,而且自从它们分开之后,大家都没有再进化过。那么问题来了:它们是在什么时候分开的?

答案是1.75亿年前!

那个时候,恐龙还在地球上横行。

(图片说明:盘古大陆)


没错,地球大陆处于漂移之中。在很久以前,地球上的所有大陆都连接在一起,构成了一个巨大的超级大陆,而地球上一次出现的超级大陆,就是著名的盘古大陆。而盘古大陆的解体时间,要追溯到1.75亿年前。

也就是说,分布在非洲大陆、亚欧大陆和美洲大陆的CDA生物,从1.75亿年前盘古大陆解体时就分道扬镳了,而且在接下来这近2亿年的时间里,都没有再进化过!正如Stepanuskas所说的那样,它们就像是那个时代遗留到今天的活化石一样。

对于复杂生物来说,在如此漫长的岁月里不进化虽然也能看见,但也不太容易,对于微生物来说就更是奇迹了。要知道,微生物的进化速度是相当惊人的,因为它们都是单细胞生物,只要有基因发生突变并且没有导致死亡,新的基因就会通过分裂遗传下去,这也是新的细菌总能够突破人类新型抗生素防守的重要原因。

(图片说明:显微镜下的CDA生物)


可以说,这一次的研究,颠覆了科学家们的认知。

在此之前,也有研究提出,蓝藻可能就是一种在漫长岁月里保持进化停滞的状态,但是科学家们对此还是有所争议。而CDA的出现,成为了目前人类已知的微生物进化停滞的最重要证据。

对于生物来说,进化需要两个基础,一是基因突变,二是自然筛选。因此,CDA生物即使能够适应环境、逃避自然筛选,也要面临如何对抗基因突变的问题。

研究人员认为,它们的体内一定有某种降低基因突变概率的机制存在。果然,他们找到了其中的一段基因,可以帮助CDA生物进行基因修复,在很大程度上挽救了突变的基因。同时它们体内的聚合酶比其他生物要有更高的精确度,而这种酶在DNA的复制过程中发挥着极为关键的作用,这也是防止基因突变的重要手段。


就这样,在双重保险之下,CDA生物在将近2亿年的岁月里保持着原始的模样,让我们见识了生命的奇迹,也再一次提醒我们,人类对于生命和地球还有太多不了解的东西。不仅如此,这一次的发现,对于未来的基因诊断和治疗也有重要的参考意义。

虽然我们是地球上最高级的生物,但我们要向其他生物学习的东西,还太多太多。

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