地球深處的生物圈

曉　軍

所謂生物圈就是人們所認為的生物住所，主要都是在地球上能夠有接受太陽能進行光合作用的植物和以植物為食的各種動物。海洋中也有利用太陽能生長發育的各種水生植物，以及以這些植物為食的魚類和其他各種生物。追根究底，這些生物都是靠太陽能生存的。 據測算，世界上陸地和海洋的生物總量約1萬億噸，令人無法想象的是我們腳下地層深處的生物竟然數倍于這一數字。那里是迄今人類尚未觸及過的領域，專家稱其為“地下生物圈”，它的主人公是微生物。這些生物的生存不依賴太陽能，而是利用地下的熱能。

地下探索新發現

最近幾年研究發現，有多到令人驚訝的微生物種類，悄悄地并且大量地生活在過去被人認為環境嚴酷、絕對無法生存的地底深處，此處沒有光線、沒有氧氣，只有高溫和高壓。這些微生物多數完全不需要太陽能，它們會利用地球內部的熱能來合成它們所需的有機物。這種生活方式推翻了我們以往的常識，或許可以說，它們是一種新的生命形態。

中美科學家對大陸科學鉆探工程中獲取的2000米巖心合作開展了地下微生物研究，通過對巖心的低溫冷儲及DNA分析，首次在1080米深度的巖石中發現了太古菌及細菌，然后又對6個不同的深度、4種不同巖石性質的固體巖心樣品及流體樣品進行DNA分析，發現了大量極端條件下形成的微生物，有嗜酸菌、嗜鐵菌、嗜甲烷菌等，并完成了嗜熱微生物的分離培養及鑒定的試驗性工作。中國科學院微生物研究所和美國的科學家還設計了一系列培養基，并且分離到兩株活著的高溫菌。以前人們認為石頭里沒有生命，但這些生活在缺氧高溫極端環境中的“饑餓生命”打破了人們的傳統認識。它們藏身在巖石微細裂縫里，只靠‘吃鐵、鎳、甲烷等生存。

地下的溫度會隨著愈來愈接近地球內部的地核而升高，從地表往下每增加1000米深，溫度約上升20℃～30℃。目前生物生存溫度的最高記錄是113℃，專家估計生物的最高生存溫度可達120℃～150℃。因此，即使地下5000米處也可能有生物生存。陸上的生物圈再多也只有30～100米的厚度。此外，占地球表面70％的海洋平均水深也不過3800米，由此可知，地下生物圈是如何巨大了。 有人對地下微生物的生物量進行估算，結果令人驚訝。地下生物圈可能比我們目前所知的陸上及海洋生物的生物量更多，即地下生物圈可能是地球最大的生物圈！在這個地球上，現在還有幾乎尚未開拓的巨大生物圈。

為何探索地下微生物？

地下生物圈不只是大，而且還是與現今的生物觀念完全不同的“另一個新世界”。與地表不同的特殊環境中生存的微生物當中，或許有具備現在尚不知道的特殊功能的微生物。現在已發現能分解原油及一部分農藥的微生物、分解二氧化碳的微生物以及各式各樣特殊的微生物。探索這些具有特殊功能的微生物，是地下生物圈研究的目的之一。 最重要的是，地底下有自己合成有機物作為養分而不依賴太陽光能源的生物。這樣的生物說不定是在生命誕生時，地球還沒有氧氣，且高溫、高壓的時候所殘留下來的。專家認為，地下深處的環境與生命誕生時的環境大致相同，因而研究地下生物也相當于研究生命誕生時的生物。此外，研究地下生物對于研究火星有重要的意義。今年年初，科學家雖然沒有找到火星上有生命的直接證據，但發現了沼氣和其他可能存在生物活性的跡象，這些特征很像地球上地底生物圈的特征。科學家認為火星可能存在地下微生物生態體系。

【責任編輯】蒲暉