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这个生态群,是整个海洋生态系统的2倍规模,全人类总重的几百倍

自然 | 感谢萌宠的搞笑日常投递 2021-07-20 349

地球真正的生机比我们想象中蓬勃得多。针对“深部生命”(deep life)的研究显示,我们的脚下存在着一个丰富多彩的生态系统,它的规模几乎是整个海洋生态系统的两倍。

虽然身处高温高压、毫无光照、营养稀缺的环境,但科学家估计,地下生物圈的微生物生机盎然,总量介于150亿至230亿吨,是全人类总重的几百倍。

这项为期十年的研究显示,地球上所有的细菌和古细菌中,有七成生活在地下深处。

国际深碳观测联合会(Deep Carbon Observatory)表示,这些地下物种的多样性堪比亚马逊雨林或加拉帕戈斯群岛,但不同于那些地方,这个环境基本保持了原生态,因为人类尚未踏足那里的大部分区域。

“这就像在地球上发现了一个全新的生命库,”田纳西大学诺克斯维尔分校副教授凯伦·劳埃德(Karen Lloyd)说。“我们不断地发现新的生命类型。结果,那么多生命都在地球内部,而不是地表。”

这个团队集结了1200名科学家,他们来自52个国家,跨越地质、微生物、化学、物理等各个学科。这项研究为期十年,将于一年后结束。

科学家从地下逾5公里深处的井孔里以及海底钻探点分别取样,构建出这个生态系统的模型,并估算生物碳的可能含量。

结果显示,地球上70%的细菌和古细菌都存在于地下,其中包括生活在含硫喷泉中的带刺Altiarchaeales,以及菌株121(Geogemma barossii),这是一种单细胞生物,见于121摄氏度的海底热液喷口。

在地下2.5公里深处,科学家发现了这样一种生物体:它深藏地下几百万年,或许完全不依赖太阳的能量。在这种低能量环境中,它得以制造甲烷,用处或许不是生殖或分裂,而是取代或修复破损的组件。

劳埃德说:“在我看来,最奇怪的一点是,一些生物体可以存活几千年。它们代谢活跃,但维持着一种静态平衡。其所消耗的能量,在以前看来,是不足以支撑生命运转的。”

俄勒冈州立大学微生物生态学家瑞克·科尔威尔(Rick Colwell)说,地下生命的时间尺度跟地上截然不同。一些微生物已经活了几千年,要不是板块运动、地震或火山爆发,它们几乎一动不动。

“人类所适应的周期都比较短——比如基于太阳的昼夜循环,或基于月亮的月球周期——但这些生物体所处的是地质时间尺度上的、缓慢而持久的周期。”

各个地下生物圈因地质和地理而异。它们加起来的体积估计有20亿立方公里,但未来它们还有可能进一步扩张。

研究人员表示,他们的发现离不开两大技术进步:可以穿透到地壳更深处的钻机;以及更加先进的显微镜,从而能够探测更加细微的生命。

一直以来,科学家都在探寻生命生存的“下限”,但挖得越深,找到的生命就越多。目前,温度的上限是122摄氏度,但研究人员认为,若持续探索,并研制更加精密的仪器,这个记录也会被打破。

其中依然有很多不解之谜,包括生命是从地下向上蔓延的,还是从地表向下渗透的;这些微生物是如何跟化学过程交互的,以及这对生命与地球的协同进化有何启示。

科学家们表示,一些发现涉及到哲学和地外生物学的领域,后者是指对地外生命的研究。

罗伯特·哈森(Robert Hazen)是卡内基科学研究所的一名矿物学家,他说:“我们不得不自问:光是地球上的生命,就能跟我们的预期如此不同,那在探索地外生命的过程中,等待我们的,将是何等奇特的生物?”

翻译:雁行

审校:李莉


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