未解之謎：深藏海底一億年的細菌依然存活

1億歲究竟有多老？那已經是地質學意義上的概念了：這群細菌看著白堊紀中後期的恐龍蓬勃發展，又被隕石滅絕；看著哺乳類的祖先努力求生，學會生火，最後到今天正在閱讀這篇文章的你。

日前， 日本海洋研究開發機構（Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology）發表論文，報導了該機構的科學家成功的在實驗室喚醒了一批古老、無聲卻又生機蓬勃的細菌，而它們的年紀……超過 1 億歲。

染色後在鏡頭下閃爍綠色螢光的古老細菌

科學家一直以來都知道，有些細菌可以在非常極端的環境生存，如高溫、氧氣稀薄、有毒物質包圍等。不過，最讓微生物學家諸野佑樹（Yuki Morono）好奇的是：如果是在缺乏營養的環境，細菌能否依然生存？為了找到答案，諸野佑樹和他的同事們在南太平洋環流地區進行了一次鑽井考察，該環流是澳大利亞以東相交的洋流的地點，被認為是世界海洋中最缺乏生機的區域，幾乎完全沒有生存所需的營養物質。

2010 年的綜合大洋鑽探計劃（Integrated Ocean Drilling Program，IODP）從海平面下5700米深處提取了不少沉積物和巖心樣本，研究人員認為這些樣本中可能含有數量很少的、處於休眠狀態的細菌。但是想要想喚醒這批細菌非常不容易，如果操之過急，很容易就會損壞樣本。諸野教授和團隊先將培養環境降溫至攝氏10 度以下，模擬深海環境；向巖心中添加了穩定同位素標記的外部碳源，如碳酸氫鹽、醋酸鹽、葡萄糖、丙酮酸鹽等，以便區分這些細菌是自營還是異營菌，並追蹤生長情形。以這種方式給有可能存在的細菌「餵食」後557天，研究小組才提取了一些樣本尋找可能存在的細菌。

巖心樣本

添加的營養物質喚醒了各種耗氧細菌。研究小組的論文中提到，在具有1.015億年歷史的巖心樣本中，細菌的數量在65天後增加了四個數量級，達到每立方釐米超過100萬個細胞 。對這些細菌的遺傳分析表明，它們屬於八個以上的已知細菌種類，其中許多種類在海洋中廣泛存在，它們在分解有機物方面發揮著重要作用。

新的問題出現了，沒有人知道這群遠古細菌究竟是如何生存下來的。在其他研究案例中，科學家發現有些細菌如果意識到身處環境不適合生存，就會形成內孢子（註：某些細菌或古菌會在環境不適合生存的時候產生「內孢子」，進入休眠狀態。內孢子是有多層厚壁的高度濃縮構造，對抗生素、熱、酸鹼、輻射等有強耐受性，待環境轉成適合生存時，細菌孢子會打破睡眠狀態甦醒繁殖。）等待環境改善，待時間成熟才再次「甦醒」。但這並不是這批遠古細菌採用的策略，大部分的細菌都沒有形成內孢子，讓科學家十分不解。

伍茲霍爾海洋研究所的地質微生物學家埃德格柯姆（Virginia Edgcomb）指出，要具體判斷這批細菌的年紀十分有挑戰性，因為有些細菌可能和沉積物樣本形成於同一時間，但有些細菌可能是上述細菌的後代。不過，美國羅德島大學的海洋學家鄧恩特（Steve D』Hondt）對這個說法持懷疑態度，因為細菌身處營養物質非常稀少的地區，應該鮮少有繁殖行為。而奧爾胡斯大學海洋微生物學家Bo BarkerJørgensen認為，最重要的是研究結果表明「低食物和低能量似乎並沒有為地球上的生命設定極限」。

新的研究成果不只令生物學家大受鼓舞，致力於在太空中尋找地外生命的科學家也從這項發現看見一絲曙光。北卡羅來納大學教堂山分校的微生物學家安德烈亞斯·特斯克（Andreas Teske）說：「如果一個地外行星表面看起來沒有生命存在，那麼它可能會隱藏在地下。」 。

需要特別指出的是，當時日本海洋研究開發機構帶回的樣本，還有更古老的樣本尚未分析，那批樣本的形成時間甚至可上溯至2億年前，如果類似種類的細菌同樣藏身其中，生命的生存極限將再度成倍延長。

參考文獻：

1.https://www.sciencemag.org/news/2020/07/scientists-pull-living-microbes-100-million-years-beneath-sea

2.https://www.nytimes.com/2020/07/28/science/microbes-100-million-years-old.html

3.https://www.sciencenews.org/article/ancient-seafloor-microbes-woke-up-after-over-100-million-years