据国外媒体报道,科学家们近日在深海中发现一种年代十分古老细菌,距今大约8600万年。它们生长得非常缓慢,可能来自恐龙时代的“午餐盒”中。在上个世纪九十年代,科学家就已经发现在海洋沉积物中生存着数百万年前的古老细菌,但它们是如何进行生存的,这个问题直到现在仍然是未解之谜。
为了找出其中的原因,科学家们在北太平洋设置了十一个监测站位,收集位于海底底部一下数十米的微生物,站位分布的位置位于北太平洋环流系统上,可收集到更多的细菌。根据位于丹麦的奥胡斯大学研究人员汉斯-罗伊(Hans Røy)介绍:“大洋上的环流系统就像一个封闭的大罐子,在环流系统的海水与海洋其他水体的交换并不十分剧烈。”因此,海洋环境周围存在大片的海区,和其下面埋藏的沉积物,这里是地球大部分“营养物质”所在。
汉斯-罗伊的研究小组发现沉积物中的细菌正在以极低的速率消耗着氧气,这一方发现是通过探测大洋底泥的专用传感器实现的。更重要的是,研究团队还发现了沉积物中的生物环境还可提供有机碳的供应。当时的地球陆地上还生活着大型恐龙,这些细菌便是在此时被“保存”了起来。深海微生物事实并不“孤单”,通过最新的研究表明,微生物是地球上最普遍存在的生物,组成了地球上90%的单细胞生命。
科学家对深海中生活的细菌不太了解,他们甚至没有一个完整的命名规则,因为这些细菌的DNA与任何一种已知的细菌种类都不相符合。它们就像在犯罪现场留下的一套指纹,但并没有其他细菌与数百万年前的细菌特征相匹配。从更基础的层面上看,深海细菌并不像我们日常生活接触到的细菌,这就限制了我们对深海细菌进行DNA改造的可能性,使得这项工作的有用性降低。
根据位于德国的马克斯-普朗克研究所科学家约内斯库(Ionescu)介绍:“很多时候我们在培育深海细菌时试图给它们更多的食物,以观察细菌的生长情况,但是它们由于长期生活的在深海中,已经适应并演化出很慢的代谢生活,这点与我们日常生活接触到的其他细菌存在不同之处,后者甚至可在数天之内的数量达到数百万。”幸运的是,即便位于太平洋环流圈上的深海细菌有着极为缓慢的代谢,也不能算出它们的最终寿命。
对于初次进行深海沉积物调查的研究人员而言,可以很容易就确定出在北太平洋环流下的泥层年龄,因为这些海底的沉积物积累地非常缓慢,速率大约在每千年一毫米。进行北太平洋深海沉积物与细菌寿命的计算较为简单,因为这儿只有氧气发挥着主导作用,相比之下没有其他代谢物质的产生。从目前的数据看,科学家们已经确定了深海细菌的繁殖速率,大约在数百年一次至数千年一次之间,但是这还不算是最长的生命寿命记录,很多生物都轻松超过这个年龄,比如海绵,它们可以活的更长。(生物谷:Bioon.com)
doi: 10.1126/science.1219424
PMC:
PMID:
Aerobic Microbial Respiration in 86-Million-Year-Old Deep-Sea Red Clay
Hans Røy1,*, Jens Kallmeyer2, Rishi Ram Adhikari2, Robert Pockalny3, Bo Barker Jørgensen1, Steven D’Hondt3
Microbial communities can subsist at depth in marine sediments without fresh supply of organic matter for millions of years. At threshold sedimentation rates of 1 millimeter per 1000 years, the low rates of microbial community metabolism in the North Pacific Gyre allow sediments to remain oxygenated tens of meters below the sea floor. We found that the oxygen respiration rates dropped from 10 micromoles of O2 liter−1 year−1 near the sediment-water interface to 0.001 micromoles of O2 liter−1 year−1 at 30-meter depth within 86 million-year-old sediment. The cell-specific respiration rate decreased with depth but stabilized at around 10−3 femtomoles of O2 cell−1 day−1 10 meters below the seafloor. This result indicated that the community size is controlled by the rate of carbon oxidation and thereby by the low available energy flux