《自然》:海洋細菌具有「阿凡達」般的生物感應能力

2020-12-23 科學網

(圖片來自網絡) 

據英國《新科學家》雜誌報導,在科幻電影《阿凡達》中,生活在潘朵拉星球上的納威人能夠將自己的神經束與該星球上生物圈所有生命元素進行連通,其中包括磷光植物和像翼龍一樣的鳥類。目前,科學家最新研究顯示,地球上也具有像《阿凡達》電影中類似的互連感應生態系統,一種生活在海底泥濘沉積物中吞食硫磺的細菌就具備特殊的生物感應能力。

 

一些研究人員認為海底沉積層中的細菌通過微生物納米線形成的網絡進行連接,這些精細的蛋白質細絲攜帶電子來回擺動,使得細菌群落成為一個超有機體(一群相互依賴、共同行為成為一個單位的有機體,如群居昆蟲)。目前,丹麥奧爾胡斯大學的彼得·尼爾森和他的研究小組發現支持這一頗具爭議理論的有力證據。

 

尼爾森說:「這項發現非常吸引人!它違背了我們迄今所掌握的知識。這些微生物可以遠距離彼此生活在電子共生系統中。之前我們所理解的生命應當長得什麼樣,它們能夠做什麼,什麼無法做,以上一切的狀況目前都必須換個思維進行考慮。」

 

許多海洋細菌通過氧化硫化氫氣體可以產生能量,這種現象在海洋沉積層較普遍。為了實現這一點,生活在海底的微生物需要使用海水中的氧氣,在硫化物被分解時便於攜帶電子。

 

尼爾森和研究小組成員在奧爾胡斯地區附近的海底採集了具富細菌的沉積層樣本,在實驗室他們首次在海水中移除並置換了沉積層樣本上的氧氣。令研究人員驚奇的是,在再次引入氧氣擴散至沉積層樣本之前,他們測量發現樣本表面幾釐米深度的細菌釋放的硫化氫氣體已開始分解。相關論文發表於《自然》雜誌。

 

尼爾森相信細菌之間的傳導蛋白質細絲網絡起到了重要作用,這種傳導網絡可以實現遠程氧化反應,在沉積層樣本中缺氧深層的細菌通過蛋白質細絲傳導電子,將信息通訊傳遞至樣本表面富含氧氣的沉積層樣本中,這樣沉積層樣本表面富含氧氣區域的細菌可釋放氧氣。尼爾森稱這一過程是「電子共生現象」。

 

其他證據也支持這一理論,多年來,地質化學專家就知悉海床中的細菌可產生微弱的電流,這一過程可用於建造微生物燃料電池。尼爾森說:「然而研究人員都聚焦於細菌如何產生電流,他們卻忽略了細菌如何產生微弱的電流。」

 

美國加利福尼亞州聖地牙哥克雷格·文特爾協會生物地質化學家尤瑞·戈比說:「這是一項非常讓人興奮的研究結果!」他指出尼爾森的研究很大程度地暗示電子共生系統存在的可能性。

 

與電影《阿凡達》中的科幻情節相比,尼爾森稱,我們並未發現該細菌通訊網絡中有更高級的信息溝通交流。

 

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