地球深层隐藏着古老微生物,呼吸金属、挑战生命极限,可能影响气候变化与人类未来。

在海底的冷甲烷渗漏点,生命如草原水源边的羚羊般聚集。贝壳、螃蟹、鱼群、诡异的蠕虫围绕着从地壳深处冒出的甲烷,宛如沙漠中的甘泉。这些气体为单细胞微生物提供了丰盛的“盛宴”,而它们又成为其他海洋生物的食物。作为一名微生物学家,我潜入半英里深的海底,不是为了这些奇异的生物,而是为了那些更微小、隐藏在地壳深处的“地内生物”。

自从踏入微生物学领域,一个问题始终萦绕心头:地球内部是否藏匿着生命?如果有,它们如何存活?它们的生存方式会否颠覆我们对生命的认知?上世纪80年代,科学家首次发现了这些“地内生物”——微小生物体,栖息在生物地球化学家David Valentine称为“地表深处的微生物炼狱”中。这一发现如同打开了生命之树的新分支,打破了我们对生命边界的固有假设。

这些微生物并非依赖阳光或氧气,而是通过热力学“魔法”,呼吸元素周期表中的大部分元素。铀的放射性对人类是毒药,但对某些地内生物却是生命之源。砷对我们致命,它们却能将其“净化”。甚至黄金,人类眼中的惰性财富,也被一些微生物当作“食物”。它们以极慢的速度更新自身,半个世纪才完成一次分子替换,寿命可达数十万年,甚至百万年。每当我采集深层沉积物样本,仿佛在触碰远古生命——在人类尚未出现的时代,它们便已开始呼吸。

在西伯利亚的古老冻土中,冰封110万年的土壤里,微生物的DNA依然完整,基因适应了冻土中细小的盐水脉。冻土封存着地球表面约1600拍克的碳,是大气中碳量的两倍。若冻土融化,这些微生物可能加速代谢,将土壤碳转化为甲烷和二氧化碳,加剧气候变化。每逢夏季,新的冻土层解冻,唤醒沉睡的微生物。这让我在零下60度的北极,顶着狂风钻探样本,不仅为了探寻它们如何在极端环境中存活,更想知道它们是加速我们的末日,还是缓解气候危机的关键。

地内生物的生存方式挑战了达尔文进化论的传统框架。它们千年甚至万年不产生后代,如何进化?它们感知的不是昼夜或季节,而是板块运动、岛链沉降等地质节律。达尔文的雀鸟因岛屿隔离进化出新喙型,但那是物种层面的变化。而地内生物可能像人类期待日出般,预见数十万年后的地质变迁。这种与时间的全新关系,颠覆了我们对进化的理解。

这些微生物还深刻影响着地球生态。它们调节海洋氧气水平,循环铁、氮等营养物质,支持浮游植物制造氧气。没有它们,海洋生态将陷入危机。它们还能分解铀、砷等有毒物质,堪称地球的“清洁工”。在地底深处,它们可能通过碳捕集与封存(CCS)将温室气体转化为岩石,缓解气候变化;但也可能将二氧化碳转为甲烷,加速升温。科学的未知让我们无法准确预测。

然而,地内生物的家园正面临威胁。海底的多金属结核和热液喷口富含钴、镍等电池所需金属,吸引了深海采矿的觊觎。这些结核形成需百万年,一旦被巨型挖掘机破坏,海洋表层的生物化学过程将受重创,浮游植物减少,氧气和鱼类资源衰退。克拉里昂-克利珀顿区的“小型”采矿面积已超印度和巴基斯坦之和,若全面开采,生态破坏将远超陆地采矿。

深海是地球最神秘的角落之一,承载着生命与地球共进化的秘密。地内生物可能是地球上最古老的生命,蕴含着医学、气候缓解的潜力。我们才刚刚认识它们几十年,每一次探索都带来震撼。继续研究它们,不仅能揭示截然不同的生命方式,还可能指引我们与地球更和谐的共存之道。在深海被商业贪婪吞噬之前,我们需要更多时间去理解这片未知的生命净土。

本文译自 noemamag,由 BALI 编辑发布。