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自然篇-生命永生之谜

维兰德则辩解说,基因在进化过程中的变化率只是一种平均状况,并不是每个基因都会如此按部就班地发生变化。生活在相似环境里、亲缘关系较近的生物,即使年代相隔很久,也可能具有相似的基因。他还认为,世界上可能有很多“活化石”式的细菌,它们在沉眠许久之后偶然地被解放出来,得到新的营养供应,从而开始分裂。因此2-9-3与一些所谓的“现代”细菌相像,也没什么稀奇。

这观点也可谓有理。过去2000年来,人类已经从地下挖出了数以百万吨计的盐,它们作为重要商品流散到世界各地。自然过程也会将一些盐从地下带到地表。除非维兰德他们刚好拣到了那仅有的几块含有细菌的盐晶体,否则古代细菌在我们这个世界上并不罕见。但这说法并不能使一些批评者信服。他们认为,DNA根本就不能稳定存在那么久。德国莱比锡马克斯—普朗克进化人类学研究所的斯维特·帕波曾从尼安德特人遗骨和冰封的猛犸象体内提取DNA,研究过DNA的磷酸盐骨架裂解的速度。他得出结论,“如果有水存在,DNA最长只能支持5万到10万年。”

不过维兰德也有支持者。美国加利福尼亚州立工艺大学的卡农曾在1995年报告说他从一块2500万年前形成的琥珀中发现了细菌。他说:“生命可不仅仅是DNA而已”。孢子具有特别的自我保护机制,由于水对DNA具有破坏性,细菌就对自己进行部分脱水。它们能在其DNA表面覆盖上一层小分子蛋白质,使螺旋结构更加稳固,抵御化学物质的攻击。当孢子最终开始生长时,它就立即动用一些特殊的酶来修补DNA上的损伤。

维兰德说,在盐床深处,孢子所受的保护更好,高浓度的盐水能够帮助稳定一些生物物质,而且能对DNA造成损伤的紫外线就不会伤害到它们。此外,沉积物中似乎没有氧气,这也就避免了氧化损伤,阻止有害自由基的产生。对这些辩解,帕波认为,低温和高浓度盐分确实可以将DNA保护得更好,孢子的自我保护机制也可能将其生命延长3~4倍,然而延长1000倍以上未免太离谱了。

另有一些科学家并不怀疑维兰德的报告,他们的注意力集中在远古细菌到底能活多久。俄勒冈州立大学的微生物学家莫瑞塔说,细菌在生存方面特别有一套。在一些几乎全无营养供应的地方,例如露出地面的花岗岩岩层、沙漠、煤床、冻土地带甚至北极冰层里,都有细菌的踪迹。在植物的根部所不能到达的深层土壤里,营养成分非常缺乏,但微生物学家仍不断地在泥沼、粘土和地下几百米深的沉积层里发现新的细菌。为了在这些极端条件下生存,细菌停止了所有非关键的代谢过程,分裂活动极少甚至完全没有。

莫瑞塔相信,细菌能够靠消耗氢来忍受这样的恶劣环境并生存很长时间。“自地幔以上,氢到处都有。”地壳里的化学反应持续产出氢,而且氢几乎能够渗进任何物质——岩石、盐、甚至细菌的细胞壁。最早的细菌可能就是靠氢过活的,现在的许多细菌(包括杆菌)仍具有这种能力。被困在地底千百万年的细菌,能够得到充足的氢供应,用以修复DNA损伤和蛋白质降解。

不过维兰德认为,在他所发现的那样小的盐水滴里,恐怕不可能存在任何代谢过程。新陈代谢产生的废物如果积聚到很高浓度,就会具有毒性。而即使代谢活动极其轻微,在2.5亿年里也会产生太多的废物。他倾向于假设,孢子即使完全不消耗能量也能维持生存。

想要检验莫瑞塔或维兰德的假说是否正确,恐怕是不可能的事。因为显示出实验的效果实在太缓慢了,可能要花上成百上千年才能够产生能被人们观测到的效果。人的生命在这样的实验面前显得太短暂了。

长寿与永生的界限在哪里?如果细菌孢子能够活上2.5亿年,为什么它们就不能永远活下去?对永生的一个可能限制,是自然辐射。在盐床里,孢子所面临的最大威胁,来自于微量的放射性钾-40。它会释放出称为p粒子的高能电子,轰击DNA,使其磷酸盐骨架裂解。钾-40的半衰期是12.5亿年,短期内造成的危险微乎其微,但上亿年的岁月里累积起来的效果就是否足以毁灭生命呢?

宾州大学的物理学家尼卡特说:“休眠状态的细菌是一个静止的靶子没错,问题是,会有足够多的子弹来毁坏遗传物质吗?”根据他的估算,在2.5亿年的时间里,细菌的染色体会因此产生数百个单链断裂,这点损伤是很容易修复的。要对DNA进行致命一击——使双链同时折断,在第一个p粒子轰击一条DNA链之后,第二个粒子必须在对应的那条链上、距第一个轰击点不超过5个碱基对的地方也来这么一下子,这要求第二个粒子得是个神射手才行。尼卡特认为,至少有1%的细胞根本不会产生任何双链断裂。

维兰德认为,假如一个细菌孢子永远也不会受到任何此类放射性攻击,它就可以算是永生的了。尽管这只是个假设,不过对那些认为地球生命产生于星际间播洒的“种子”的学者来说,仍是个极好的消息。太空生物学家迈卡瑞说:“如果生命真的能够沉眠2.5亿年而不至于消亡,这时间已经足够它们从一颗行星旅行到另一颗行星了。”在南极发现的据称从中发现了微生物化石的火星陨石在抵达地球之前曾在太空中旅行了1500万年,其他的火星陨石所花的时间可能更少。

目前可以肯定,火星上的部分地区一度是湿润的,科学家仍在盼望能从火星极地冰盖或干涸湖泊底部的沉积物之下,挖出古老生命的化石。

维兰德正在更多的盐晶体中寻找这些沉眠的永生者。如果他和其他研究者能彼此独立地找到在晶体中困了许久的古老细菌,这将是对怀疑其实验结果的人的有力反驳。底特律盐业公司已经答应从该公司在密歇根的盐矿里凿一个大盐块下来送给维兰德,这个矿区的盐晶体大概是在4亿年前形成的。如果从这里面也发现了细菌的踪迹,这些年龄相当于地球十分之一的生物,真可算是永生不死了。

人类,从这里面可以学到什么呢?

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