跨越500年的科學實驗

姜常紅

在遙遠的2514年，有一批科學家將要進行一項特殊的任務：他們準備前往英國的愛丁堡大學，找到一個木箱，取出木箱中的一組玻璃瓶。這些玻璃瓶中裝有被封存了500年的干細菌，科學家們要小心翼翼地將其打開，然后培育這些細菌。當然，所有這一切能夠發生的前提是：500年后，愛丁堡大學依然存在，箱子沒有遺失，實驗沒有被人們遺忘，實驗說明仍然完整，以及科學仍以某種方式存在。

到那時，在2014年啟動這項實驗的科學家都已不在人間，他們永遠無法知道，在21世紀提出的這個與細菌壽命有關的問題的答案是什么。這項實驗的發起人是德國航空航天中心的微生物學家拉爾夫·穆勒、英國愛丁堡大學的天體生物學教授查爾斯·科克爾和美國康涅狄格大學的生物化學教授彼得·塞特洛。

一次，科克爾在一個有蓋的培養皿中存放了干燥的擬甲色球藻，但他全然忘記了這回事。當他想起來時，十年已經過去，但他發現這些細胞仍然存活著。于是，他驚喜地把這一消息告訴了合作伙伴穆勒和塞特洛。

穆勒覺得，既然擬甲色球藻被認為是一種能夠在火星上生存的微生物，有助于火星生成有氧環境和表面土壤，那么人類需要在遠超壽命極限的時間跨度上研究它。于是，他們設計了長達500年的實驗，實驗由800個簡單的玻璃瓶組成，玻璃瓶中含有擬甲色球藻或枯草芽孢桿菌（太空飛行中的極端生存試驗物種，它的內生孢子可以在太空中存活6年）的干細菌。一半玻璃瓶已密封完好，但由于氡或宇宙射線的輻射有可能損傷DNA，所以為了進行對比，另一半的玻璃瓶被蓋上了鉛，作為隔絕輻射的屏障。除此之外，他們還復制了一套作為備用，存放在倫敦自然歷史博物館中。

在最初的24年里，科學家每隔一年要來測試這些干燥細菌的生存能力和DNA的受損情況;在剩下的400多年里，科學家只需每25年進行一次這樣的測試。從2014年算起，這項實驗已經持續了4年時間，第一組數據于2018年12月公布在了《PLOS ONE》這本權威科學期刊上。

實際上，這項實驗的實驗過程并不難，研究人員只需將玻璃瓶打開，往里面注入水，然后數一數經過水化后的細菌菌落數量。而它難就難在，在漫長的500年間，能夠一直有人按計劃完成這項實驗。

為了將實驗說明完整地流傳下去，起初，研究團隊將實驗說明存在U盤里，但隨即就開始擔心將來數字技術會過時，于是他們又留下了一份打印稿，然而紙張保留500年后肯定會變得破碎黃舊。為了有備無患，研究人員在實驗說明中添加了一條要求：未來的研究人員必須每隔25年，復制一次這份說明書，確保它在語言和技術上都能跟上時代的變遷。

像這樣曠日持久甚至跨越世紀的實驗并非這幾位科學家的首創。自1843年起，英國的植物學家就一直在一片鄉間莊園里研究不同的肥料對同一塊地里的特定作物的影響，這可以說是世界上最古老、持續時間最長的農藝試驗。

生物領域中的長期實驗似乎很常見。1879年，密歇根州立大學一位植物學家將每瓶裝有50顆種子的20個玻璃瓶埋了起來。從那時起，每隔一段時間，研究人員就挖出一瓶種子，對其進行活性測試。瓶子的位置是保密的，以防止被干預或篡改。最后一瓶種子將在2020年被挖掘出來。

密歇根州大學對這種長期的實驗似乎非常感興趣，在他們的生物實驗室中還進行著一項可持續數個世紀的大腸桿菌實驗。自1988年2月以來，微生物學家理查德·倫斯基就一直在觀察大腸桿菌如何在代與代的更迭中突變和進化。經過30年，大腸桿菌已經更新到70500代，它們的復制速度是如此之快，給研究人員的感覺就像是在觀察一部高速進化史。

然而在一開始，倫斯基并沒有預見到如此遙遠的未來，他本以為當自己從實驗中收集了足夠多的信息時就可以將它終止。但是，每當倫斯基提出要結束這個實驗時，別人都感到惋惜或者希望不要結束。這讓他意識到，人們對于這個時間跨度很長的實驗是喜聞樂見的，同時也給了他很大的鼓勵。2003年，倫斯基的實驗室有了重大發現，大腸桿菌突然進化出了吞噬檸檬酸分子的能力。這樣的變化隨時都有，還將持續下去。

萬事萬物都充滿著變數，時間跨度大的實驗要想成功，需要科學家們克服重重困難，付出不懈的努力。就像文章一開始提到的長達500年的微生物實驗，人的一生太短，500年的實驗太長，這些令人崇敬的科學家們正在做著一件令人無比欽佩的事情，他們如同馬拉松般前赴后繼，樂此不疲。