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高温、高盐、强酸性 集齐这3个条件,谁都活不下来?

来源:科技日报2019-12-09 09:38

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  达洛尔热液区的生存环境十分恶劣

  地球是目前已知的孕育了生命的唯一星球,水和适宜的环境条件也是生命存在的重要因素。但是,最近有研究指出,即使是在地球上,也有生命无法存在的区域。

  地球或许也有生命禁区

  在埃塞俄比亚北部酷热的达洛尔火山地区,交织的绿色和黄色组成了一幅神奇的风景画。这片外星世界般的区域遍布着高温的热液池,是地球上最为极端的环境之一。根据最近发表在《自然-生态学与进化》上的一项新研究,这里的一些热液池里可能完全没有生命存在。

  这项研究的通讯作者、法国国家科学中心的研究主任Purificación López-García介绍说,在进化的过程中,地球上的多种生命形式逐步适应了一些极端恶劣的生存条件,例如超高温、强酸性或者盐度极高的环境。但是,如果有一个地方同时结合了这3种极端环境,还会有生命存在吗?

  达洛尔热液区就是这样一个地方。为了探究这里的极端环境是否已经超越了地球生命的忍耐限度,研究人员对热液池里的卤水(盐度极高的水溶液)进行了大量的采样。一些样品具有高温、高盐、强酸性,另一些仅仅是高温高盐,但酸性不强。研究人员随后分析了样品中的所有遗传物质,以确定是否有生命存在。

  López-García说,一些环境比较温和的热液池中充满了氯化钠,但某些微生物能够忍受这种生存条件;更极端的环境则含有高浓度的镁盐,而这对生命的生存有害,因为镁元素会破坏细胞膜。

  在这些高温、强酸性且含有高浓度镁盐的极端环境中,研究人员没有找到DNA,即没有发现任何活着的有机体存在的踪迹。López-García表示,如果像不断放大图片一样,对这些样品进行深层次的仔细分析,确实可以检测到少量DNA的痕迹,它们来自一种叫做“古细菌”(archaea)的单细胞生物。但是研究人员猜测,这些DNA可能来源于附近区域,由于人为活动或风力作用才造成了研究区样品的污染。

  另一方面,在生存环境相对温和的热液池,研究人员发现了大量微生物,其中多数还是古细菌。López-García说:“古细菌的多样性真的非常高,这令我们感到惊奇。”研究人员发现其中的一些古细菌是众所周知的嗜盐菌,没想到它们在低盐的环境中也能存活。

  López-García补充说,研究结果表明,我们需要对极端环境进行区分,因为有一些极端环境能够孕育生命而另一些则不能。在我们寻找宇宙中的其他生命时,需要特别考虑这一点。“有一种想法是,任何表面存在液态水的星球都有可能存在生命。”她说。但是就像埃塞俄比亚的案例所揭示的,“水也许是生命存在的必要条件,但绝不是充分条件。”

  两项研究得出不同结论

  不过,也有人提出了质疑。北爱尔兰贝尔法斯特女王大学的讲师John Hallsworth在《自然-生态学与进化》杂志上发表了一篇评论文章,指出这项研究存在不足之处。他写道,例如,研究人员的DNA分析无法确定检测到的生物是否存活,而且目前尚不清楚他们对水的性质(例如pH)的测量是否准确。

  另外,几个月前,另一组研究人员也对达洛尔地区的水域进行了采样,却得出了相反的结论。该研究的第一作者、西班牙太空生物学研究中心的生物化学家Felipe Gómez表示,即便是在洛达尔地区最极端的热液环境中,古细菌仍然“欣欣向荣”,而且他们对多种古细菌的分析表明,这些微生物并非来自周围地区的污染。研究结果于今年5月发表在《科学报告》杂志上。

  “考虑到样品存在被污染的风险,微生物学家在极端环境中工作时,应采取各种预防措施来避免它。”Gómez说,“在我们的工作中,我们都是通过在完全无菌的条件下采样来避免污染。”目前尚不清楚为什么这些研究之间存在差异。他表示:“尽管新研究声称没有重复我们的发现,但这并不意味着我们的结论就是错误的,未来还有许多研究工作有待开展。”

  López-García认为,Gómez等人的研究结果“缺乏说服力”,因为他们只找到了一种古细菌,而且这种古细菌与生活在附近区域的古细菌十分相似。另外,他们也“没有采取足够的措施来避免污染”。

  她说,达洛尔地区的古菌分布十分广泛,因此Gómez等人在极端热液环境中发现的古菌踪迹可能只是风或者人类影响的结果,正如她自己的研究团队遇到的那样。

  来源:环球科学

  撰文:Yasemin Saplakoglu

  翻译:于颖卓

[ 责编:肖春芳 ]
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