純酸里的生命

冰清

在滾燙的純酸性溫泉里，科學(xué)家們第一次發(fā)現(xiàn)了活的微生物。

這里的空氣中充滿了有毒且刺鼻的氯氣和硫磺，這里是被稱作“地獄之門”的埃塞俄比亞達(dá)納基爾凹地，這里是世界上最熱的地方之一。擁有劇烈的火山，灼熱的氣溫，毒氣和強(qiáng)酸湖，以及五彩繽紛的含鹽池子。除此之外，地表其他地方被地?zé)岷土胰找煌姹旱糜纸褂执?，像大塊的桃酥一樣。所以，這里是地球上最不像地球的地方。

然而近期，在這塊被視為生命禁區(qū)的荒原上，科考隊(duì)發(fā)現(xiàn)竟然有大量生命存在。

極端環(huán)境下的艱難的科考

達(dá)納基爾凹地處在非洲之角正中心，由于偏遠(yuǎn)，科學(xué)家很難到達(dá)這里。并且，由于當(dāng)?shù)卣尾环€(wěn)定，每次研究人員去凹地，都必須由軍隊(duì)陪同保護(hù)。再加上這里的環(huán)境就像“人間煉獄”，所以這里是科學(xué)家研究最少的地區(qū)之一，在這里做科學(xué)研究非常有挑戰(zhàn)性。

凹地的景觀看上去有點(diǎn)類似于美國黃石公園活躍的水熱地帶，但這里更熱，而且湖水的酸性更強(qiáng)。并且，這里幾乎從不下雨，只有地底融化的巖漿海從地表滲出。在達(dá)納基爾凹地的達(dá)羅爾火山深坑里，地?zé)峄顒邮褂砍龅乇淼柠}水達(dá)到了大約100℃。另外，凹地水質(zhì)的平均pH為0.2，是地球任何其他地方都沒有的強(qiáng)酸性水。

2013年以來，一組來自于名為“歐洲星球”的科學(xué)家開始研究達(dá)納基爾凹地。他們是一個(gè)由研究機(jī)構(gòu)和財(cái)團(tuán)組成的聯(lián)盟，專門研究地球上可以用作模擬火星的區(qū)域。意大利女科學(xué)家芭芭拉·卡娃拉姿就是其中的成員之一。

這些科學(xué)家們除了要忍受蒸得人發(fā)昏的地?zé)?，還得對付有毒的硫化氫氣體，以及令人窒息的氯蒸氣。所以，他們必須帶著全套的防毒面具。另外，在地?zé)釁^(qū)域行走時(shí)，地表的鹽殼如同酥脆的桃酥般脆弱易踩，如果一不小心踩錯(cuò)了地方，掉進(jìn)100℃的強(qiáng)酸性鹽水中，后果不堪設(shè)想，而最近的醫(yī)院也在離深坑幾個(gè)小時(shí)路程的地方。所以，他們每次去考察采樣，都需要有一個(gè)當(dāng)?shù)厝祟I(lǐng)路，因?yàn)橹挥挟?dāng)?shù)厝酥滥臈l路可以走、哪塊地可以踩。

在他們艱難得到的這些樣本中，他們發(fā)現(xiàn)了打破世界紀(jì)錄的天然純酸水，即pH為0的那個(gè)水池，而之前的記錄是在西班牙的里約熱內(nèi)盧，一個(gè)pH為2的河流。

不可思議的生命

2017年3月，就是在這個(gè)pH為0的純酸樣本中，卡娃拉姿和同事們發(fā)現(xiàn)了微生物，并成功分離提取了這種細(xì)菌的DNA。這種細(xì)菌是一種之前只有科幻片里才會出現(xiàn)的“多嗜極生物”，即同時(shí)適應(yīng)高溫、高鹽和極端的酸度的生物。這是科學(xué)家們首次確認(rèn)達(dá)納基爾強(qiáng)酸池里有微生物的存在。

研究小組在凹地的兩個(gè)不同區(qū)域發(fā)現(xiàn)了兩種不同的細(xì)菌形式的生命：一個(gè)區(qū)域是位于達(dá)羅爾火山口內(nèi)的鹽泉和水池，這里顏色明亮，有著沸騰的溫度和強(qiáng)烈的酸性；另一個(gè)區(qū)域是火山口外的一個(gè)小鹽湖，水溫50℃～55℃，pH約為2，水中富含由下面的火山釋放出來的二氧化碳。

這個(gè)小湖有許多個(gè)名字，其中一個(gè)叫“殺手湖”，因?yàn)楹叡椴夹±ハx和小鳥的尸體。這些小東西可不是因?yàn)榭诳屎攘撕艡M尸湖邊的，而是由于湖里大量排放的二氧化碳使它們飛到湖的上方時(shí)就已經(jīng)窒息了。事實(shí)上，任何在水面上30厘米以內(nèi)的動物，都會因?yàn)槲脒^多二氧化碳而死。

然而，在這樣殘酷的環(huán)境里，竟然有生命存活？

常識告訴我們，當(dāng)水中含有大量氫離子時(shí)，就會變成酸性。大多數(shù)生物都無法處理極端的酸度，因?yàn)閹щ姷臍潆x子會干擾酶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，而酶是協(xié)調(diào)細(xì)胞內(nèi)所有化學(xué)反應(yīng)的重要物質(zhì)。同時(shí)，高溫也會破壞酶，并切斷連接DNA和細(xì)胞膜的化學(xué)鍵。另外，高鹽度一般會使細(xì)胞中的水分流失，甚至使細(xì)胞萎縮成干燥的空殼。

然而，在達(dá)納基爾這種生命禁區(qū)中發(fā)現(xiàn)了微生物，這實(shí)在是讓人驚奇不已?？茖W(xué)家們猜測，這里的微生物在這種嚴(yán)酷的條件下產(chǎn)生了高度適應(yīng)性，這種適應(yīng)性包括更穩(wěn)定的蛋白質(zhì)和酶，組成這些蛋白質(zhì)和酶的氨基酸之間有更多的連接和約束，等等，以幫助它們生存。就像美國黃石公園和其他水熱環(huán)境中生存的微生物一樣。

外星生命的可能性

科學(xué)家由此想到，火星上的礦藏和硫酸鹽沉積物類似于達(dá)納基爾凹地，另外，也有周期性活躍的鹽水。因此，通過研究極端的地球環(huán)境下這些頑強(qiáng)到不可思議的生命是如何存活的，我們就有辦法推測火星或者其他星球上可能存在生命的區(qū)域，以及這些星球上是如何出現(xiàn)生命的。

另外，卡娃拉姿稱，微生物新陳代謝的多樣性和多面性，以及它們對極端環(huán)境的忍受能力，預(yù)示著地球上很有可能存在有一些我們還沒有發(fā)現(xiàn)的極端生態(tài)系統(tǒng)，需要我們?nèi)プ龈鼜V泛的探索。這里的空氣中充滿了有毒且刺鼻的氯氣和硫磺，這里是被稱作“地獄之門”的埃塞俄比亞達(dá)納基爾凹地，這里是世界上最熱的地方之一。擁有劇烈的火山，灼熱的氣溫，毒氣和強(qiáng)酸湖，以及五彩繽紛的含鹽池子。除此之外，地表其他地方被地?zé)岷土胰找煌姹旱糜纸褂执啵翊髩K的桃酥一樣。所以，這里是地球上最不像地球的地方。

然而近期，在這塊被視為生命禁區(qū)的荒原上，科考隊(duì)發(fā)現(xiàn)竟然有大量生命存在。

極端環(huán)境下的艱難的科考

達(dá)納基爾凹地處在非洲之角正中心，由于偏遠(yuǎn)，科學(xué)家很難到達(dá)這里。并且，由于當(dāng)?shù)卣尾环€(wěn)定，每次研究人員去凹地，都必須由軍隊(duì)陪同保護(hù)。再加上這里的環(huán)境就像“人間煉獄”，所以這里是科學(xué)家研究最少的地區(qū)之一，在這里做科學(xué)研究非常有挑戰(zhàn)性。

凹地的景觀看上去有點(diǎn)類似于美國黃石公園活躍的水熱地帶，但這里更熱，而且湖水的酸性更強(qiáng)。并且，這里幾乎從不下雨，只有地底融化的巖漿海從地表滲出。在達(dá)納基爾凹地的達(dá)羅爾火山深坑里，地?zé)峄顒邮褂砍龅乇淼柠}水達(dá)到了大約100℃。另外，凹地水質(zhì)的平均pH為0.2，是地球任何其他地方都沒有的強(qiáng)酸性水。

2013年以來，一組來自于名為“歐洲星球”的科學(xué)家開始研究達(dá)納基爾凹地。他們是一個(gè)由研究機(jī)構(gòu)和財(cái)團(tuán)組成的聯(lián)盟，專門研究地球上可以用作模擬火星的區(qū)域。意大利女科學(xué)家芭芭拉·卡娃拉姿就是其中的成員之一。

這些科學(xué)家們除了要忍受蒸得人發(fā)昏的地?zé)?，還得對付有毒的硫化氫氣體，以及令人窒息的氯蒸氣。所以，他們必須帶著全套的防毒面具。另外，在地?zé)釁^(qū)域行走時(shí)，地表的鹽殼如同酥脆的桃酥般脆弱易踩，如果一不小心踩錯(cuò)了地方，掉進(jìn)100℃的強(qiáng)酸性鹽水中，后果不堪設(shè)想，而最近的醫(yī)院也在離深坑幾個(gè)小時(shí)路程的地方。所以，他們每次去考察采樣，都需要有一個(gè)當(dāng)?shù)厝祟I(lǐng)路，因?yàn)橹挥挟?dāng)?shù)厝酥滥臈l路可以走、哪塊地可以踩。

在他們艱難得到的這些樣本中，他們發(fā)現(xiàn)了打破世界紀(jì)錄的天然純酸水，即pH為0的那個(gè)水池，而之前的記錄是在西班牙的里約熱內(nèi)盧，一個(gè)pH為2的河流。

不可思議的生命

2017年3月，就是在這個(gè)pH為0的純酸樣本中，卡娃拉姿和同事們發(fā)現(xiàn)了微生物，并成功分離提取了這種細(xì)菌的DNA。這種細(xì)菌是一種之前只有科幻片里才會出現(xiàn)的“多嗜極生物”，即同時(shí)適應(yīng)高溫、高鹽和極端的酸度的生物。這是科學(xué)家們首次確認(rèn)達(dá)納基爾強(qiáng)酸池里有微生物的存在。

研究小組在凹地的兩個(gè)不同區(qū)域發(fā)現(xiàn)了兩種不同的細(xì)菌形式的生命：一個(gè)區(qū)域是位于達(dá)羅爾火山口內(nèi)的鹽泉和水池，這里顏色明亮，有著沸騰的溫度和強(qiáng)烈的酸性；另一個(gè)區(qū)域是火山口外的一個(gè)小鹽湖，水溫50℃～55℃，pH約為2，水中富含由下面的火山釋放出來的二氧化碳。

這個(gè)小湖有許多個(gè)名字，其中一個(gè)叫“殺手湖”，因?yàn)楹叡椴夹±ハx和小鳥的尸體。這些小東西可不是因?yàn)榭诳屎攘撕艡M尸湖邊的，而是由于湖里大量排放的二氧化碳使它們飛到湖的上方時(shí)就已經(jīng)窒息了。事實(shí)上，任何在水面上30厘米以內(nèi)的動物，都會因?yàn)槲脒^多二氧化碳而死。

然而，在這樣殘酷的環(huán)境里，竟然有生命存活？

常識告訴我們，當(dāng)水中含有大量氫離子時(shí)，就會變成酸性。大多數(shù)生物都無法處理極端的酸度，因?yàn)閹щ姷臍潆x子會干擾酶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，而酶是協(xié)調(diào)細(xì)胞內(nèi)所有化學(xué)反應(yīng)的重要物質(zhì)。同時(shí)，高溫也會破壞酶，并切斷連接DNA和細(xì)胞膜的化學(xué)鍵。另外，高鹽度一般會使細(xì)胞中的水分流失，甚至使細(xì)胞萎縮成干燥的空殼。

然而，在達(dá)納基爾這種生命禁區(qū)中發(fā)現(xiàn)了微生物，這實(shí)在是讓人驚奇不已?？茖W(xué)家們猜測，這里的微生物在這種嚴(yán)酷的條件下產(chǎn)生了高度適應(yīng)性，這種適應(yīng)性包括更穩(wěn)定的蛋白質(zhì)和酶，組成這些蛋白質(zhì)和酶的氨基酸之間有更多的連接和約束，等等，以幫助它們生存。就像美國黃石公園和其他水熱環(huán)境中生存的微生物一樣。

外星生命的可能性

科學(xué)家由此想到，火星上的礦藏和硫酸鹽沉積物類似于達(dá)納基爾凹地，另外，也有周期性活躍的鹽水。因此，通過研究極端的地球環(huán)境下這些頑強(qiáng)到不可思議的生命是如何存活的，我們就有辦法推測火星或者其他星球上可能存在生命的區(qū)域，以及這些星球上是如何出現(xiàn)生命的。

另外，卡娃拉姿稱，微生物新陳代謝的多樣性和多面性，以及它們對極端環(huán)境的忍受能力，預(yù)示著地球上很有可能存在有一些我們還沒有發(fā)現(xiàn)的極端生態(tài)系統(tǒng)，需要我們?nèi)プ龈鼜V泛的探索。