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现在,加拉帕哥斯群岛(Galapagos Islands)上的一切生物有的在空中飞舞,有的随着怪异的水流运动,还有的在植物筏上随水漂流。
Wolfgang Kaehler / Corbis
10. 黄石公园(Yellowstone)的温泉(Hot Springs)
如果你想要杀死什么,又或者你只是想处理一下尸体,那么,论条件,当属黄石公园的温泉。没有哪儿的条件比那儿的条件更好了。那儿的泉水接近沸点,并且水的酸度能把指甲溶解掉。但是那儿的一些微生物长得很兴旺。它们产生的天然色素赋予了泉水生动鲜明,超凡脱俗的颜色。
嗜热的栖热水生菌(Thermus aquaticus)是黄石公园最著名的微生物。它产生一种酶。遗传实验室中的研究者们就利用这种酶来复制DNA分子。黄石公园其它的微生物以氢为食。几年前,科学家们在那发现了一种全新的能进行光能合成的细菌门。
因为黄石公园有如此多的温泉,泥泉以及天然热喷泉,这些泉水又有着各种各样的温度和化学成分,所以这个公园以古生菌多样性而闻名于天下。古生菌是一种简单的,单细胞无核有机物。它是生物的一个分支,20世纪70年代以后才为人所知。
许多古生菌在极热的温度中生长旺盛(在火山中也可以发现它们)。一些黄石公园的古生菌中还有嗜热病毒,正好使得这儿的微生物生态系统更加完整。
9. 在冰点以下的身体中
有些动物不仅能在冰点以下的环境中存活,当它的身体低于冰点时也能存活。蜘蛛和有些昆虫能产生防冻剂可以阻止它们被冻成固体。某种北极苍蝇的幼虫就能在华氏-76度(译注:-60摄氏度)的寒冷中存活。
许多青蛙,蝾螈和海龟品种确实会冻结——它们身体中超过50%的水可能变成了冰。诀窍就是它们会极其小心地控制结冰的地方。当动物身体冷却的时候,它的细胞和器官就会把水挤出去然后再收缩起来。只有动物细胞外的水凝结了;冰晶可能只在肌肉纤维之间或者器官周围增长。
动物维持生命的最低温度大约是华氏27度(译注:约-2.8摄氏度)。这是在北极地鼠的身体中测量的。它们使用的策略被叫做“超冷却”——即使它们身体中的液体低于了零点,动物们也会排除任何会形成冰晶的物质。
8. 完全的独立体
大部分的生态系统是复杂的。任何指定的物种中的一员都必须找到其它的物种来食用,用时避免被其它的物种吃掉。如果是寄生虫,它就需要宿主;如果是植物,它可能就需要细菌来帮助它合成氮或者需要蜜蜂来给花授粉。
但是这种情况并不适用于南非金矿下将近2英里(译注:即3200米)深的地底下。在那儿,金矿菌(Candidatus Desulforudis audaxviator )是唯一的生物。这个种类的细菌是迄今为止发现的最深处的细菌之一,大约生活的温度是华氏140度(译注:60摄氏度)。它自给自足:自己能合成氮并以硫酸盐为食——所有这一切都是在一种完全与世隔绝的状态下完成的。
7. 加拉帕哥斯群岛
当然,该群岛以激发达尔文的自然选择进化论灵感而闻名。然而事后看来,在该群岛之所以很容易就能观察到生物的进化是因为该群岛几乎完全是生命的荒凉之地。它们位于太平洋中部,是最好的活火山。该群岛离陆地600英里(译注:965.4千米)。岛上的高温能杀死细菌。
现在,加岛(Galapagos Islands)上的一切生物有的在空中飞舞(那儿的大部分植物靠空气传播种子),有的随着怪异的水流运动(包括加岛环企鹅,这是唯一生活在赤道地区的企鹅品种),还有的在植物筏上随水漂流(就像一只巨大的海龟)。(也就是说,除了这些物种以外,人类是最近才出现的。)因为动植物聚居现象很少发生,大部分物种都是随遇而安,所以相对简单的生态系统就形成了。加岛足够多的生物多样性使它成了一个展现生物进化的陈列柜。
6. 酸性矿山废水
加利福尼亚铁山(Iron Mountain )金、银、铜和其它矿石的开采始于19世纪。这儿的矿石起源于火山根部并和许多硫化物一起沉淀下来。硫化物遇水会变成硫酸。采矿暴露了硫化物并最终使矿渣变得象蓄电池酸液一样酸,充满了象砷那样的重金属。
但是矿中生存着大量微生物。它们靠一种被称为生物被膜的油状膜漂浮在酸湖上。微生物菌群中的某种细菌可以生成生物被膜。矿中的一些古生菌以铁为食并积极地把硫化物转变成硫酸。这使得已经很酸的环境变得更酸。酸性物质侵蚀了洞中被傻子当作金子的黄铁矿和其它的矿物,在毒汤中添加了更多的金属。
对微生物来说,这个生命栖息地仅仅微微超出其它严峻的环境:极冷,极热,高压甚至核反应堆辐射。三里岛(Three Mile Island)不是切尔诺贝利(Chernobyl),但是1979年那儿的一场事故导致了一个核反应堆部分融化并向大气中释放了放射性气体。清理工作花费了好几年,大部分使用的都是通过摄像机监管的机器人和远程操作起重机。令清理人员大为吃惊的是,靠近反应堆心的冷却水是浑浊的。那儿的辐射尽管很高,微生物仍然繁殖旺盛。
至于压力,任何细菌所能承受的最大压力是海平面大气压的16,000倍。罗伯特?哈森(Robert Hazen)和他的同事们在华盛顿卡内基研究所(Carnegie Institution in Washington, D.C.)做了很多的试验。他们让大肠杆菌(Escherichia coli)经受16,000米高空大气压。这个数值是一次在钻石高压砧(a diamond anvil pressure cell)中,过份制造出了超高压力的环境得到的。哎呦!不久之后,当他们检查这些细菌的时候,一些在这种超高压下竟然存活了。这种超高压比地球上任何地下有潜在生命存在的地方的压力还要大。地下有潜在生命存在的地方的温度理论上最高为华氏302度(译注:150摄氏度)。
5. 在死谷国家公园的地下裂缝中
死谷(Death Valley)是美国最低,最热,最干的地区——是鱼类最不适宜生存的地方。但是这还幸存着七种沙漠鱼。这儿的湖10,000年前就干枯了。现在沙漠鱼生活在泉水里,盐沼地和魔鬼谷(Devil’s Hole)。魔鬼谷是地下含水层,只能通过岩石上一个狭窄的裂缝进去。
魔鬼谷沙漠鱼(学名:魔鱂)是《濒危物种法案》保护的第一物种之一,也是世界上最稀有的动物之一。今年的数量比一百少一点,2006年只有38只。
4. 深海喷口
深海喷口是一个典型的有生命存在的奇怪的地方。1977年在这儿首次发现复合生态系统。这儿完全处于黑暗之中,压力很高,但生命繁殖旺盛,以硫为食。喷口是在海洋板块交界处发现的。与大部分地震和火山地带不同的是,喷口不是板块正在连接的地方而是板块正在分开的地方。水渗透到有裂缝的地壳中变成了含有矿物和热量的水然后从喷口喷出。
食物链最底层的微生物从喷口的化学物质中得到能量。这种化学物质通常是硫化氢。在这些喷口中还发现了只生活在这里的数以百计的其它物种,包括各种各样的筒线虫,马鼻钳,贻贝和小虾。
3. 很古老,很古老的时代
细菌在应激下经常会形成休眠的孢子。休眠的孢子很小,外面包有外壳,里面含有细菌的DNA和一些细胞体系。孢子在各种外伤(热,冷,伽马射线,紫外辐射,高压,低压)下能存活很长时间。很长是多长时间?有很多声称都很惊人,但有一些声称科学家们还存在着争议。
1995年,一些科学家报告说他们从琥珀蜜蜂肠中分离出了孢子。这个琥珀是2500万年——4000万年前形成的。他们说他们使孢子复苏了并从孢子中培养出了细菌。
几年以后,另一个小组报告说他们从形成于2亿5千万年前的盐水晶中复苏了更古老的孢子。
这些声称一直以来都有很多的争议,尤其是后者。因为即使是在很深的地底下得到细菌污染也很容易。
最近,科学家从几百万年前形成的冰中复苏了细菌。这些细菌在地球上最古老的冰中处于假死状态。这些冰是在南极的一个山谷中形成的。那些形成于大约1百万年前的孢子复苏相对容易点。形成于8百万年前的冰中的更古老的孢子也显示出了生命的迹象。
2. 地球上最冷的地方
从技术上讲地球上存在着比南极和北极还冷的地方,但你得去物理实验室中才能找到这些地方。
实验室之外,对热血动物来说,没有什么地区比两极的冬天更让人痛苦的了。在南极,帝企鹅在长达几个月的孵蛋期可以处于华氏-40度(译注:-40摄氏度)的黑暗中不吃不喝。它们是如何做到的?它们对什么是热爱痛苦的一群家伙做了最好的诠释:它们挤在一起,互相分享温暖,最大限度地减少暴露在冷空气中的身体表面积。它们还降低25%的代谢率和几度的深部体温。
在地球的另一端,稀有的眼眶绒鸭需要开阔的水面来捕食。但考虑到北极大部分都被冰覆盖了,所以找到开阔的水面并不容易。几年前科学家们并不知道这些绒鸭是如何过冬的。后来才知道原来它们在大块冰层间隙中挤在一起,潜入水中捕食蛤,彼此分享体温,可能还会搅开足够大的开阔水面不让它结冰。
1. 在平流层
是的,是平流层,平流层是距地表约6英里(译注:6英里=9.654公里)的大气层。每年撒哈拉和其它沙漠的大规模沙尘暴移动了数百万吨的土壤。大量各种各样的微生物乘风飞扬。美国地质调查局的戴尔?格里芬(Dale Griffin)收集到了海拔60,000英尺(大于11英里)(译注:17.699公里)处的尘埃微生物。
在那发现了什么?细菌,真菌,病毒——数以百计的不同种类。让人失望的是,大部分已识别出的微生物都是已知的人类病原体:导致军团病的军团杆菌属(Legionella),导致葡萄球菌感染的葡萄球菌属(Staphylococcus),还有许多导致肺病的微生物。(咳咳,如果你吸入的话。)
格里芬说:“起沙尘暴的时候我们能在如此稀薄的空气中找到这么多活着的微生物,我真的感到很惊奇。你去找的话,它们就在那里——它们生活在最极端的环境里。”
本文摘自史密松宁杂志 译者:eve99