生命有多顽强

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  极端条件下生物的不断发现,足以证明生命并不是我们想象的那样脆弱。这也使得科学家更有理由相信,在地球以外的其他星球上很可能也存在着生命。
  离爆炸中心仅1130米
  广岛原子弹爆炸过后,有5棵银杏树仍然站立在几乎被完全摧毁的焦土上。其中,以一棵生长在“宝仙”寺庙中的银杏树最为出名。它所处的位置距离原子弹爆炸中心仅1130米,是5棵幸存的银杏树中距离爆炸中心最近的一棵。但银杏树并非唯一的幸存树,在离爆炸中心仅1200米的一棵樟树也幸运地存活了下来。此外,还有更多的树木以另外一种方式延续着自己的生命。它们的树干被折断了,树叶和枝条被燃烧殆尽,残留下来的仅仅是一截变成了焦炭的树桩。然而,在原子弹爆炸两个月后,它们的新芽开始从地下钻出,并逐渐长大,死了的树木就这样获得了凤凰涅槃般的重生。
  生命力最顽强的植物
  生物学家相信,在植物世界中,生命力最顽强的是地衣。一块在大英博物馆里陈列了15年的地衣标本,偶然沾了一点水,居然又生长了起来。地衣也是地球上最耐寒的植物,即使在零下198摄氏度的超低温的环境中,南极地衣依然能够生存。地衣不仅耐寒,而且在远高于沸水温度的酷热中照样能存活。更令人惊奇的是,在真空条件下放置了6年的地衣还保持着生命活力。因此,无论是在非洲沙漠、地球两极,还是在大海龟的背上都能见到它的身影。
  其实,地衣不是一种单纯的植物,它是由真菌和藻类“合伙”而成的。真菌吸收水分和无机物的本领很大,藻类拥有叶绿素,能以真菌吸收的水分、无机物和空气中的二氧化碳为原料,通过光合作用制成养料,与真菌共同享受。正是这种紧密合作,使地衣有了如此顽强的生命力。而地衣长寿的奥秘则在于它的生长极其缓慢。据观察,一年之中,地衣只有一两天的生长活跃期。因此,生物学家相信,在离南极点只有483千米的一些山峰上,那些直径已经长到13厘米的地衣,很可能是非常古老的生物。
  在生的极限中存活
  在北太平洋环流中,事事都以极其缓慢的速度变化着。从大陆冲刷下来的泥沙很少能到达那里,因此海底累积沉积物的速度相当缓慢;海底之下30米的泥土就已经是8600万年前沉积的。在这种泥土中含有的以养料形式存在的能量极少,本应无力支撑一个生物群落。不过,就在那里的海底之下能量略微丰富一些的泥土中,丹麦科学家发现了一个由数量极稀少的细菌和被称为“古菌”的单细胞微生物组成的群落。因为在1立方厘米的沉积物中有约1000个微小的细胞,因此找到它们中的一个简直就像大海捞针。
  这些细胞的新陈代谢速度极其缓慢,在显微镜下,它们几乎没有显示出生命迹象。也就是说,以我们习惯的时间尺度而言,它们似乎已经死了。但当你以葡萄糖和其他养料来款待这些细胞时,它们中的大部分都吸收了一点养料,这表明它们实际上依然活着。但要完成细胞分裂产生子细胞,它们中的每一个都要花费数百甚至上千年的时间来积聚足够的能量。这意味着,这些细胞中有一些的年龄可能已有数千岁甚至还要更老。它们的存在或许有助于人类重新定义生与死的极限。
  在双重暴露下生存
  科学家公认:地球上生命力最顽强的动物是非常非常小的缓步类动物。它们中的大部分体长不超过1毫米,最大的也只有1.4毫米,最小的出生时只有0.05毫米。在显微镜下观察,它们的样子很可爱,就像小小的玩具熊一样。所以人们又叫它“水熊虫”。它们用四对胖胖的腿蹒跚爬行,从苔藓中吸取汁液。它们不仅能在零下200℃的寒冷环境中生存,就是在151℃的酷热环境中,也照样可以保住自己的性命。它们的耐旱能力比骆驼强多了。有一只水熊虫曾被困在一家博物馆内干燥的苔藓标本中,120年后,研究人员为苔藓加了点水,它竟然又复活了。
  水熊虫主要生活在淡水的沉积物、潮湿的土壤以及苔藓植物的水膜中,也有少数种类生活在海水中。水熊虫最大的本领,是能够在极端恶劣的环境中停止所有新陈代谢,让自己安全地存活下来。欧洲科学家认为,如果地球上有动物能够在太空的恶劣环境中生存,缓步类动物当是首选。因此,他们选择了两种缓步类动物,让它们进入绕地球飞行的太空轨道,并直接暴露在真空、低温及高辐射的太空环境中整整10天。结果发现,这两种缓步类动物在单纯的太空环境中都生活得很好,和在地面上没有多大区别。但是,遭受太空环境和太阳紫外线辐射双重考验的样本,存活率很低。当它们最终返回地球被放回水中时,经受双重考验的缓步类动物只有10%存活了下来,而且所有的幼虫都没有孵化出来。尽管如此,这也是人类迄今为止发现的,第一种在双重暴露下仍然有样本存活的动物。
  在生命禁区中生活
  在自然界中,有些环境是普通生物不能生存的,例如极热、极冷、高酸、高碱、高盐、高压、高辐射等等。然而,即便是在这些通常被认为是生命禁区的极端环境中,仍然有微生物在顽强地生活着,科学家称这些微生物为极端环境微生物。
  医院里通常利用121℃的高压蒸汽来杀菌消毒,因为人们一直认为,在这么高的温度下所有的生物都无法生存。最近,美国科学家利用遥控操作的深潜器,在太平洋海面以下2400多米深处的一个热液喷口,发现了一种古细菌。它们在121℃的高温下经过10个小时的蒸煮,仍具有繁殖能力,24小时内数量可翻一番。不仅如此,当它们在130℃下存活两个小时后,再重新置于103℃的环境中,仍然能够继续生长。相比之下,前世界“耐热冠军”、1997年发现的一种最高可承受113℃温度的微生物,在121℃的高压灭菌容器中仅过了一个小时就热死了。这种被命名为“菌株121”的古细菌,是一种太古生物。它们不是用氧,而是用铁来进行能量转换,这是以前不为人知的一种崭新的生物“呼吸”方式。太古生物是细菌和真核生物之外的第三种生命形式,通常可在极端环境中生存。
  在极端超重环境中生存
  航天员升空和返回时,身体要承受大约3倍于体重的压力,为此他们必须接受严格的训练,并采取半躺半坐的姿势。一个50倍于体重的压力环境会对人类产生严重伤害,甚至死亡,即使你处于这种环境仅百分之一秒。然而,日本科学家最近发现,大肠杆菌可以在40万倍于体重的极端超重环境中生存、繁殖,这简直令人不可思议。他们最初并非专门研究微生物在超重环境下的忍耐性,仅仅是想通过离心分离机测量大肠杆菌细胞的密度。当他们将大肠杆菌加速到所受压力为体重的7500倍时,发现这种微生物仍然生长、繁殖得相当好。出于好奇,他们在更大的压力环境下重复了同样的实验,最终发现大肠杆菌甚至在40万倍于体重的压力环境中仍然可以正常生长、繁殖。因为40万倍于体重是他们的实验设备能够产生的最大压力,所以很可能不是大肠杆菌所能承受的压力的极限。
  死海不死
  死海的海水含盐量是普通海水的8倍,绝大多数生物都无法在其中生存。因为高含盐量会对生物细胞,特别是细胞中的DNA造成破坏。我们知道,DNA分子通常被水分子团团包围着,它依靠这些水分子维持双螺旋结构的完整性。而在高含盐量的死海中,海水中的盐分会将水分子挡住,使得生物细胞无法获得所需的水分。这样,DNA就会断裂,细胞相继死亡。然而,“死海不死”,在死海中仍有一些微生物存在,嗜盐杆菌就是其中之一。它们在不断进化中,产生了一种特殊的蛋白质,并以一套复杂的DNA修复技术,让自己得以在死海中生存。
  探测表明,高含盐量的火星表面不适宜一般生命的存在。任何要在火星上生存的微生物,都必须具备嗜盐杆菌的特性,否则它们肯定无法忍受火星表面的高盐环境。科学家认为,高放射性环境和高盐环境会对嗜盐杆菌的DNA造成同一类型的损伤,所以一旦微生物适应了高盐的环境,当它们面对高辐射环境时,已经形成的自我修复机制就会发挥作用。这就是嗜盐杆菌在高辐射环境中也能继续生存的原因。
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