到莫克兰海沟探寻“生命的第三种形式”——古菌

作者:张建松  来源:新华社   发布时间:2018-02-06 14:00:50   [打印本页] [关闭窗口]

  地球上究竟有几种生命形式?科学家最新的划分是三种:真核生物、细菌和古菌。

  包括人类和动植物在内的真核生物,细胞内有细胞核,遗传物质DNA主要储存于此;细菌则没有细胞核,DNA游离于细胞质中;古菌则又是不同于细菌的一种生命形式,它们没有细胞核,但另一些特征又与真核生物相似,例如存在重复序列和核小体。这种生命形式如此独特、如此陌生,令各国科研人员都充满好奇和想象。古菌研究正在世界范围内升温。

  正在执行中国和巴基斯坦首次北印度洋联合考察任务的中科院南海海洋研究所的“实验3”号科考船上,中国考察队员、来自南方科技大学海洋科学与工程系张传伦教授团队的高思敏希望能从莫克兰海沟采集的海水和沉积物样品中寻找到古菌群落,进行深入分析和研究。

  “最新科学研究发现,古菌广泛分布在地球的各种环境中,海洋也是古菌的家园,海洋古菌是海洋生物量最多的微型生物之一。在莫克兰海沟极端环境下生活的古菌,其生命形式令人充满好奇和期待。”高思敏说。

  位于阿拉伯海北缘的莫克兰海沟,大体呈东西走向,长约700公里,最深处3000多米。巨大的静水压力和与世隔绝的环境,使外界生物一般难以抵达海沟,海沟生物也难以离开。每一条海沟,都好比一个黑暗无边、自成一体、独特奇异的世界。

  科学研究发现,古菌极其独特的细胞结构,使它们可以在各种极端环境下“绝地求生”。例如,嗜热古菌可以在超过100摄氏度的陆地热泉和深海热液中生存;在南极冰川、青藏高原等严寒环境中发现了嗜冷古菌;在含硫量丰富的火山区、酸性热泉、硫质喷气孔、发热的废煤堆等极酸环境中,也都曾发现嗜酸古菌。

  但古菌并不仅仅生活在极端环境中。目前,科学家还在土壤、湖泊、河流等常温环境中检测到古菌,甚至在人体内都发现了古菌。寄居在人体内的古菌主要是产甲烷古菌,它们能在无氧无阳光的条件下生存。

  古菌的个头很小,一般小于1微米。在电子显微镜下,它们形态各异,有的像细菌那样呈球形、杆状;也有的呈耳垂形、盘状、螺旋形、叶状;还有的呈三角形、方形或不规则形状,有的还像几张连在一起的邮票。不过,绝大多数古菌都无法在实验室中纯化培养,只能通过环境宏基因组检测分析它们潜在的代谢功能。

  现在,古菌被认为是地球生命的一个重要组成部分,在碳循环和氮循环中可能扮演重要的角色。

  “古菌作为地球上生命的第三种形式,人们对它的认识才刚刚起步,还有许多未解之谜和无穷奥秘等待探寻,研究古菌非常有意义,”高思敏说,“这不仅是因为古菌中蕴藏着大量未知的生物学过程和功能,有助于探索生物进化规律的线索;还因为古菌有着不可估量的生物技术开发前景,例如用于极端环境中的污染治理,用于洁净煤技术和清洁能源生产等。”