海洋地殼深處首次發現生命

2020-12-05 科學網

 

科學家在海底以下的深處發現了活體微生物。圖片來源:NOAA/WHO

 

科學家日前首次於地球海洋地殼的深處,即海底的黑色火成巖中發現了生活在那裡的微生物。由於這些地殼有幾千米厚,並且覆蓋了約60%的地球表面,因而它也就成為了全球最大的生物棲息地。

 

生活在其中的微生物似乎主要是通過利用氫將二氧化碳轉化為有機物而存活的,而這裡的氫一般是當水流經富含鐵的巖石時產生的。這一過程被稱為化學合成,它與光合作用截然不同,而後者則利用陽光實現相同目的。

 

化學合成同時也為棲息在深海其他地方——例如熱液噴口——的生命形式提供著能量,但這一切之前僅局限於大陸板塊的邊緣地帶。然而海洋地殼卻要大得多。

 

主持該項研究工作的丹麥奧胡斯大學的生態學家Mark Lever表示,如果在這些地殼的任何地方都能夠找到類似的細菌,那麼它「將成為地球上運行化學能而非陽光的最主要的生態系統」。

 

這一研究成果發表在最新出版的美國《科學》(Science)雜誌上。

 

加拿大埃德蒙頓市阿爾伯特大學的地球微生物學家Kurt Konhauser認為:「這項研究非常重要,因為它證實了一種深層地下生物圈的存在,這裡充滿了厭氧的微生物。」

 

海洋地殼形成於地球構造板塊之間的山脊部位,上升的火山巖漿在這裡遇到了海水並被冷卻下來。最終新生的巖石——大部分是玄武巖——被隆起的山脊所推開,並被埋藏於厚厚的沉積層之下。

 

儘管科學家早就知道這些沉積層以及尚未被覆蓋的裸露玄武巖中棲息著微生物,但那些被埋藏在深處的海洋地殼卻一直是個未解之謎。

 

Lever表示:「直到我們的研究之前,科學家一直不清楚這下面到底有沒有生命。」

 

2004年,Lever搭乘美國的「聯合果敢號」海洋調查船前往位於華盛頓州西海岸的一處海洋地殼最佳研究區域採集樣本。Lever說,調查船通常都會搭乘一批地質學家,但那一次,「我們還有5位微生物學家一同隨船出海」。

 

這個由來自6個國家的科學家組成的研究團隊鑽透了265米的沉積層以及300米的海洋地殼,進而採集了大約在350萬年前形成的玄武巖樣本。

 

研究人員在這些樣本中發現了微生物的基因——這些微生物能夠代謝硫化合物,並且還有一些能夠產生甲烷。

 

為了驗證這些基因是否來源於活的或滅絕很久的微生物,研究人員將這些巖石樣本在富含了發現於海底的化學物質的水中加熱至65攝氏度。隨著時間的流逝,甲烷生成了,這意味著裡面的微生物是活的,並且仍在生長。

 

Lever相信,這些微生物並非來自巖石表面的「旅行者」,而是海洋地殼中真正的居民。他說:「當我開始這一遠徵時,我認為不可能得到未被汙染的樣本。」然而在用力打碎這些樣本後,他改變了自己的想法:研究人員在他們用來鑽透樣本的流體中添加了少量的標記化合物,儘管這些化合物被厚厚地塗抹於巖石的表面,但它們在巖石的內部卻幾乎一點也沒有。

 

Lever如今正打算對採集自太平洋及北大西洋其他地點的海洋地殼碎片進行分析。

 

Konhauser表示:「考慮到存在著大量的海底地殼,因此一項研究成果並不足以確定這裡的活體生物質數量是否能夠與地球表面的生物質數量進行比較。」(來源:中國科學報 趙熙熙)

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