火峰痕跡：追尋火蟲(chóng)

為了探尋未知世界，先驅(qū)們踏上了艱苦的征程。那些未知領(lǐng)域，那些神秘莫測(cè)的地方，是他們追逐的目標(biāo)，但卻不是最后的終點(diǎn)。

——編者

雷根斯堡大學(xué)的微生物學(xué)家卡爾·奧托·斯臺(tái)特的研究對(duì)象是那些熱氣彌漫的間歇泉、巖漿遍布的火山和神秘的古老湖泊。他所尋找的生物既存在于沙漠之中，也棲息于深邃的海底，它們是最古老的生命形式。最早，人們是在海底火山的邊緣，海下4000米處發(fā)現(xiàn)這些在高溫中生長(zhǎng)的古生菌的。但是，它們也能在海拔5000米的高度之上生存嗎？斯臺(tái)特教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組來(lái)到智利境內(nèi)的安第斯山脈尋找答案。

要追尋地球歷史上最古老的謎團(tuán)不是一件容易的事。人們想知道，在30億年前，這些古老的微生物是如何在荒涼原始的地球上生存下來(lái)的。

幾年前，斯臺(tái)特發(fā)現(xiàn)了一種生物，它不僅能夠忍耐高溫，而且還能在其中正常地生長(zhǎng)繁殖

很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，生物學(xué)家一直認(rèn)為沒(méi)有任何生物可以在沸騰的熔巖中存活。斯臺(tái)特希望能在智利找到生命最初的構(gòu)成要素，他所尋找的目標(biāo)就是無(wú)法為肉眼所見(jiàn)的古生菌。斯臺(tái)特解釋說(shuō)：“實(shí)際上，古生菌看上去和其他細(xì)菌非常相似。就是說(shuō)，它們也非常非常小，直徑只有千分之幾毫米，無(wú)法為肉眼所見(jiàn)。但另一方面，它們也極其特別。這是因?yàn)?，古生菌的整體結(jié)構(gòu)與構(gòu)成我們?nèi)祟?lèi)身體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)非常相似，這是非常重要的一點(diǎn)?！边@些原始微生物是我們最古老的親戚，通過(guò)它們，人類(lèi)在醫(yī)學(xué)和基因研究方面也許會(huì)進(jìn)入一個(gè)前所未有的時(shí)代。斯臺(tái)特親切地將它們稱為“火蟲(chóng)”。

斯臺(tái)特的研究在地理學(xué)和微生物學(xué)方面都屬于一個(gè)全新的課題。微生物學(xué)的研究對(duì)象是細(xì)菌、真菌和病毒這些微型生物，迄今為止，斯臺(tái)特教授是第一個(gè)來(lái)到這里尋找“火蟲(chóng)”的科學(xué)家。

在智利境內(nèi)，有超過(guò)兩百座的火山，其中大部分是活火山，這對(duì)斯臺(tái)特的研究非常重要。他要尋找的“火蟲(chóng)”，存在于溫度極高的環(huán)境中。他相信這種細(xì)菌會(huì)在微生物技術(shù)方面得到極大的應(yīng)用。

人類(lèi)發(fā)現(xiàn)了能夠在100℃以上的環(huán)境中生存的生命，從而使我們對(duì)地球原始生命的認(rèn)識(shí)發(fā)生了革命性的變化。既然“火蟲(chóng)”能夠在高溫中存活，這些沸騰的地?zé)崛幸部赡艽嬖谒鼈兊嫩欅E。這種微生物要在60℃以上的水中才會(huì)覺(jué)得舒服自在，而人體溫度達(dá)到42℃以上，就會(huì)有死亡的危險(xiǎn)。

為“火蟲(chóng)”提供養(yǎng)料的池水是從火山深處涌上來(lái)的。那里充滿氣態(tài)氫和碳酸，當(dāng)然，這也是水一直冒泡的原因，而且這些都是“火蟲(chóng)”最?lèi)?ài)吃的“食物”。

在海拔4300米的地方，斯臺(tái)特發(fā)現(xiàn)了一處沸騰的鹽池，含硫的霧氣漂浮在水面上。斯臺(tái)特想從水中取樣，帶回雷根斯堡的實(shí)驗(yàn)室。斯臺(tái)特小心翼翼地靠近冒泡的泉水，因?yàn)檫@里的鹽殼厚度極不均勻，隨時(shí)有掉下去的危險(xiǎn)。在這個(gè)高度，水到85℃就會(huì)沸騰，所以他找到“火蟲(chóng)”的嘗試很有可能成功。在取樣之后，斯臺(tái)特靜靜地等待著一位美國(guó)同行的到來(lái)。

如何在高溫中生存呢？“火蟲(chóng)”的表面結(jié)構(gòu)就像一層鋼網(wǎng)，即使在極高的溫度下，也能防止自身遭到損壞

斯臺(tái)特利用等待的時(shí)間開(kāi)始了自己的研究。在這片荒野中，他與他的同事、耶魯大學(xué)的生物化學(xué)家迪特·索爾取得了聯(lián)系。索爾也是位基因?qū)W家，研究原始生物的生長(zhǎng)過(guò)程。晚上，研究小組在當(dāng)?shù)厝说囊龑?dǎo)下，來(lái)到了伊魯普滕庫(kù)火山腳下。第二天一早，他們就會(huì)爬上山頂，在那里尋找“火蟲(chóng)”的蹤跡。

不踏實(shí)的一夜過(guò)后，斯臺(tái)特一行一早就開(kāi)始向山頂進(jìn)發(fā)。終于，他們看到了前面冒煙的山口，此時(shí)的高度已是海拔5200米了。亮黃色的火山口煙霧彌漫，這樣的環(huán)境對(duì)于古生菌來(lái)說(shuō)最為適宜，但這里的氣體對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)則極為危險(xiǎn)。因此，研究小組根本無(wú)法得到樣本。大家都失望不已，但斯臺(tái)特教授認(rèn)為，他一定能找到那些孜孜以求的東西。

當(dāng)天晚上，溫度降到-10℃。大家的情緒都低落到了極點(diǎn)。在這片廣闊而荒涼的土地上，要到哪里才能找到想要的樣本呢？于是，研究小組與一架直升機(jī)取得了聯(lián)系，希望能從空中對(duì)這片地區(qū)進(jìn)行搜索，找到那些有可能存在“火蟲(chóng)”的區(qū)域。

不久，在原始地貌的中間，斯臺(tái)特一行發(fā)現(xiàn)了一大片間歇泉。在將近2平方千米的土地上，遍布著近一百個(gè)大大小小的間歇泉，其中一處甚至噴射到了將近15米的高度。那么，在這里，斯臺(tái)特尋找“火蟲(chóng)”的旅程真能就此畫(huà)上句號(hào)嗎？

研究小組穿越了長(zhǎng)達(dá)80千米的死寂地帶到達(dá)了那里。世界上海拔最高的間歇泉展現(xiàn)在了他們眼前。這些間歇泉為喜歡在高溫中生存的微生物提供了理想的環(huán)境，而這里的環(huán)境與原始地球也非常相似，斯臺(tái)特簡(jiǎn)直欣喜若狂。這些沸騰的間歇泉很可能就是“火蟲(chóng)”的誕生地?！盎鹣x(chóng)”的基因組包含了地球上早期生命的重要信息，從而能讓我們進(jìn)一步了解植物、動(dòng)物和人類(lèi)的起源過(guò)程。間歇泉的熱力來(lái)自于地下深處，巖漿使水溫升高，而地下巨大的壓力則使泉水噴射而出。

斯臺(tái)特認(rèn)為，在地下幾千米的深處，存在著一個(gè)不為人知的微生物世界。他開(kāi)始從沸騰的泉水中提取證據(jù)。

斯臺(tái)特開(kāi)始觀察一滴危險(xiǎn)的間歇泉泉水，這滴泉水的顏色發(fā)生了變化。他以前從未見(jiàn)過(guò)這種現(xiàn)象，這說(shuō)明水里有毒，里面含有砷這種物質(zhì)。在顯微鏡下，斯臺(tái)特看到了一些很細(xì)的線條，他認(rèn)為其中可能就存在著“火蟲(chóng)”。不過(guò)這些東西實(shí)在太小，用普通的光學(xué)顯微鏡很難將其辨認(rèn)清楚。

間歇泉噴出的礦物質(zhì)經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間堆積成石筍，那是“火蟲(chóng)”生長(zhǎng)的好地方?！盎鹣x(chóng)”對(duì)于醫(yī)學(xué)研究非常重要，因?yàn)樗鼈兊幕蚪Y(jié)構(gòu)與人類(lèi)相似，也許能夠用作基因合成的載體，而普通細(xì)菌是不能用在這方面的。索爾希望能借助斯臺(tái)特在這個(gè)偏遠(yuǎn)地方找到的“火蟲(chóng)”，挖掘出關(guān)于人類(lèi)細(xì)胞活動(dòng)的新知識(shí)。

斯臺(tái)特對(duì)“火蟲(chóng)”的研究，在不久的將來(lái)，也許會(huì)引領(lǐng)人類(lèi)醫(yī)學(xué)進(jìn)入一個(gè)無(wú)法想象的全新領(lǐng)域。但是，把“火蟲(chóng)”分離出來(lái)需要相當(dāng)?shù)募记?，而且樣本的?zhǔn)備就需要幾周時(shí)間。最終，期待已久的結(jié)果出來(lái)了。在激光顯微鏡下，“火蟲(chóng)”逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。

僅從“火蟲(chóng)”的T形分支結(jié)構(gòu)來(lái)看，就知道這些東西肯定是古生菌。緊接著，研究人員又有了更令人震驚的發(fā)現(xiàn)：其中的一種“火蟲(chóng)”竟然能以高氯酸鹽為食，那是一種軍工危險(xiǎn)品。而且，這些“火蟲(chóng)”還能消化鐵質(zhì)，這個(gè)特點(diǎn)可以用來(lái)開(kāi)發(fā)生物防銹劑。

這真是艱苦異常的過(guò)程，每個(gè)人都付出了相當(dāng)?shù)呐ΑＱ芯咳藛T有了一些新的發(fā)現(xiàn)，在生物分類(lèi)上也取得了更為深入的進(jìn)展。雖然他們了解的不多，但至少，他們發(fā)現(xiàn)的都是全新的生命形式。

只要在實(shí)驗(yàn)室里能人工復(fù)制出火山、間歇泉或深海的環(huán)境，就能實(shí)現(xiàn)“火蟲(chóng)”的再造。每培養(yǎng)一只“火蟲(chóng)”，就能減少一次野外收集的消耗。有了人工培養(yǎng)法，再加上對(duì)毒性物質(zhì)的強(qiáng)大消化能力，將來(lái)“火蟲(chóng)”在生物技術(shù)研究中一定能得到廣泛的應(yīng)用。研究小組還發(fā)現(xiàn)， “火蟲(chóng)”同樣能在-270℃的超低溫下生存，這就使研究人員能夠得出更為大膽、但也更有科學(xué)根據(jù)的結(jié)論。

地球誕生后，溫度逐漸降低，不過(guò)還沒(méi)有達(dá)到生物生存的程度。但奇怪的是，地球生命卻在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了。因此有人認(rèn)為，生命不可能誕生于地球，類(lèi)似“火蟲(chóng)”的微生物也許是搭載著隕星，在超低溫休眠的狀態(tài)下來(lái)到地球，并最終成為所有地球生命的基礎(chǔ)。比如火星，雖然它的表面不適于生命的存活，但如果進(jìn)入火星深處，那里的溫度就會(huì)高出許多。而且那里有水，“火蟲(chóng)”是有可能在那里存在的。這樣的環(huán)境在地球上也存在，那就是位于地下4000米的地方。斯臺(tái)特認(rèn)為，“火蟲(chóng)”對(duì)于人類(lèi)的起源有著極其重要的作用，我們與它們有著相似的基因結(jié)構(gòu)，這意味著它們?cè)谖覀冏嫦鹊某霈F(xiàn)過(guò)程中一定起到過(guò)關(guān)鍵的作用。這對(duì)于人類(lèi)更好地了解自身的起源，以及研究我們生命的極限有著很重要的意義。