西班牙伊比利黄铁矿带发现蓝绿菌 为何和寻找火星生命有关？

西班牙红酒河（Rio Tinto）流域中近似火星的矿物环境，吸引许多科学家前来研究在如此备受挑战环境下蓬勃生长的奇特生物，借此寻找在地球境外生命的可能样貌。 PHOTOGRAPH BY WESTEND61, GETTY

在这份研究中首度证实，蓝绿菌（图中以鲜红色示意者）确实能远离阳光的耀眼光线，存活在深入地底的岩石裂缝与孔隙中。 PHOTOGRAPH BY PNAS

（神秘的地球uux.cn报道）据美国国家地理（撰文：MAYA WEI-HAAS 编译：曾柏谚）：长期以来人们认为蓝绿菌仰赖阳光生存，然而一个新的研究提出了新发现，以及暗示了火星生命的新可能。

西班牙西南部的伊比利黄铁矿带，看起来就像是电影中外星世界的场景──赤色的湖泊点缀在富含铁质的地景上，而以鲜明红彩得名的红酒河（Río Tinto，又称力拓河），仿佛正在灰暗的岩石上发着光。不过一旦稍微往下深掘，这一切都将变得更加古怪。

对科学家而言，在这奇特地景下方610公尺深发现生长旺盛的蓝绿菌实在是相当意外，毕竟那里缺少阳光、水源与养分。尽管蓝绿菌确实是相当多才多艺的一群家伙，但学者们本来以为他们必须仰赖太阳辐射才能存活；研究人员已经发现，它们几乎能生存在地球上任何一个角落。

西班牙国家生物技术中心的博士后研究员费南多．本特桑切斯（Fernando Puente-Sánchez）说：「你跑去沙漠，那儿有蓝绿菌；你跑去大海，那儿也有蓝绿菌；就算你是去国际太空站，也会将蓝绿菌一并带上去，接着那些蓝绿菌就会在那里存活下来。」。

「地底最后一个我们过去未曾发现它们的栖地。」

蓝绿菌在地球历史上扮演着重要的角色：他们负责将氧气送入大气中，为在这星球上或游或爬、或跳或跑或飞的生命们铺了路。这也是为什么刊登在今日《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上的新研究促使科学家重新思索，究竟是什么样的东西能在我们脚下更深处存活──这或许也是我们在火星乃至更远处探索时，应注意的生命型态。

深入钻研

本特桑切斯当时在西班牙天体生物学中心以研究生的身分完成了这项研究，但其实最初他并不是要在黄铁矿代的岩心中找寻蓝绿菌。研究团队反而预期找到一些与在岩表所发现的相似细菌，好比数种会氧化铁及硫的微生物。

本特桑切斯接着说：「但实际上我们没找到。」取而代之的是，岩石上到处都是蓝绿菌。一开始他认为这是出了差错，他回忆起当时的担忧：「博士学位要飞了，我的指导教授会杀了我。」

研究团队借助控制样品确认，这些微生物并非来自钻井泥浆或实验室处理过程造成的污染。而且蓝绿菌也不是随机分布，不符合我们认为如果样品浸泡到污染液体时会发生的事。相反地​​，它们沿着岩石的裂缝丛聚，在微小的气穴中勉力存活。

研究团队也透过称为「酶联萤光原位杂交」（CARD-FISH）的技术，协助鉴别出细胞蛋白质工厂的遗传物质──也就是核糖体的存在，一旦细胞死亡，这些脆弱的物质很快便会分解，核糖体的存在证实这些细胞是活物，而非某些不知为何被推挤到深处的残骸。

但证实这件事，却带来新的问题。本特桑切斯说道：「他们在这里搞什么鬼？又是怎么活下来的啊？」

不用害怕黑暗

这些蓝绿菌和它们在地表蓬勃生长的同一类微生物之间并没有太大不同。以环境基因体学来分析，它们是那些生存在沙漠、幽暗洞穴等严酷环境中，以岩石为栖的微生物的后裔。

但即便在最昏暗的洞穴里，一般认为蓝绿菌还是会捕捉一些弹进来这个空间的少数光子，利用来自阳光的能量行光合作用，分解水并产生电子。所以这些在地表下的细菌，究竟是如何不倚赖阳光而生存的呢？

这些蓝绿菌似乎主要是以氢气为食，证据是岩心中有大量蓝绿菌的地方就会缺乏氢气。氢气是微生物常见的食物来源，特别是那些生存在地表下，没有多少选择的家伙们。

虽说如此，但这些地表下的蓝绿菌，看起来是套用它们在地表的远亲行光合作用的那一套机制，来处理与释放出氢气的电子；尤其是利用这套光合系统中的「安全阀」，也就是一种会产生少量能量的电子释出机制。

生长在地表的微生物由于阳光充足，并不需要这些额外的能量，这个安全阀只有在阳光过盛时才会用上，用来保护它们的细胞不被烤熟；不过在地表下蓝绿菌似乎某种程度上，就是仰赖安全阀释出所抑制的电子时带来的微量能量来生存。

篮中的鸡蛋

「这构想时太酷了。」并未参与此次研究的德拉瓦大学微生物生态学家珍妮佛．比德尔（Jennifer Biddle）说：「它们并没有变更太多机制就办到了这一切。」

同样未参与此次研究的海洋与地表下生物圈微生物学家弗吉尼亚．埃德科姆（Virginia Edgcomb）则说，即使是这样，将光合作用系统重新利用并不是一件太让人意外之事。微生物在严苛环境中必须适应才能活下去。

「这有点像是『篮子里的鸡蛋』的比喻。」她说：「把所有的鸡蛋都放在同一个篮子实在是没什么道理──它们需要能灵活变通，要能利用不同的碳源、不同的电受体（electron acceptors），因为在它们的环境中机会非常有限，也难以预料。」

原綠球藻（Prochlorococcus）被认为是地球上为数最多的光合生物，提供了至多20%我们赖以呼吸的氧气。作为海洋学家与驻会探险家的席薇亚．厄尔（Sylvia Earle），向我们介绍这些微小的细菌。

比德尔与埃德科姆都补充道，他们都曾经在过往的地表下样本看到蓝绿菌的特征，不过到目前为止，这些微生物不是被大幅忽视，就是被视为样本污染。

「在这份论文之前，实在缺乏有力证据证明地表下生物圈发现蓝绿菌不是样本遭受污染的结果。」埃德科姆表示。

火星生物的暗示

本特桑切斯提及，这项新发现或许能和搜寻外星生命有关系。特别是红酒河流域长久以来一直被认为可以和火星做类比，因为这儿与火星上一样，拥有丰富的铁矿和硫矿。

这份最新研究强调了生命的适应力，以及生物群落隐藏在火星地表下以远离致命辐射的可能性。两辆探测车预计在2020年发射前往火星，搜寻上方的生命迹象：分别是欧洲太空总署的火星探测计画（ExoMars）与美国国家航空暨太空总署的火星2020探测车任务（Mars 2020） 。二者都搭载了搜集岩心的钻头，用以寻找古老的微生物──不过也许他们会挖到更加近代的东西呢。

「我不是在说火星上有蓝绿菌。」本特桑切斯强调重点是对于究竟什么东西可能在我们星球之外发展与生存，我们应当扩展这方面的认知。

「我们要考量的是在地表下、火星这些非常恶劣的环境中，生命仍可能存在。」