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在南非金矿的深处,可以在岩石裂缝中找到水,这些水域中寄生着以石头本身为食的细菌,并在坚硬的表面上形成生物膜。现在,从这些无阳光的水池中提取的新样本表明,线虫(大小不一的蛔虫,本质上是带有消化道的管子,在地球上无处不在)可能以这些细菌膜为食,在地下超过一公里的地方生存。事实上,一种全新的线虫——因其生活方式让人想起浮士德的地下恶魔梅菲斯托费勒斯,或“不爱光者”而被命名为Halicephalobus mephisto——仅生活在深层地表下,这表明生命,甚至是复杂的、多细胞的生命,可能在地球未开发的深处,在嗜硫酸盐的生态系统中繁衍生息。
比利时根特大学的线虫学家加埃坦·博尔戈尼解释说:“我已经开始尊重这些动物非常顽强的天性——其中一个物种甚至在 2003 年哥伦比亚号航天飞机解体中幸存下来”。“当我查看地表线虫的温度、氧气、pH 值和食物需求,并将其与矿业结果文献中的数值进行比较时,从我的角度来看,它们可以在那里生存。”
事实上,鉴于地下大量细菌和其他微生物的繁荣,研究小组开始寻找线虫或其他复杂的生物体。该团队使用亚微米级过滤器来捕获深层钻孔水中的任何此类生物体。来自南非 Beatrix、Driefontein 和 Tau Tona 金矿的样本提供了四种不同线虫类群的标本或证据,其中包括一种已经从地表附近发现的线虫,即Plectus aquatilis。没有发现其他更高级的生物体——既没有真菌、变形虫,也没有其他多细胞生命形式——而且根据 6 月 2 日发表在《自然》杂志上的报告,每种线虫都特定于特定的钻孔。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)
对矿井中使用的化学处理水以及矿井壁和地表土壤的类似调查,均未发现相同的线虫,这反驳了污染是造成这一结果的原因。放射性碳同位素测年法还表明,钻孔中的水至少在 2,900 年内没有见过阳光。
至于线虫是如何发现自己在地表下一公里多的地方,没有人确切知道。“线虫具有跟踪细菌的不可思议的能力,”博尔戈尼指出,并补充说,在实验室中培养的深层线虫更喜欢吃地下细菌而不是像地表附近的线虫那样吃大肠杆菌。“另一种可能性是,采矿活动确实会降低地下水位,并可能将线虫‘拖’到深处。”
根据种群样本以及对那里可能有多少线虫的粗略估计,深处有大量的细菌可以供线虫食用数千年。那里也有足够高的氧气含量来支持线虫,即使古代水中溶解的氧气浓度低至 13 微摩尔。“测量表明,陆地线虫可以在 0.5% 的氧气中无限期地生存,这完全在我们地下发现的低氧范围内,”博尔戈尼指出。“它们不需要任何特殊的适应就能在深处生存。”
事实上,线虫的小尺寸使它们能够在深处的狭窄空间中生存。“这些巨大深度的裂缝宽度最多可能只有几毫米,有很多狭窄的瓶颈,”普林斯顿大学的地球科学家图利斯·昂斯托特解释说,他也是研究团队的一员。“我们知道,复杂的食物网存在于深层的硫化洞穴中。我们的发现只是在研究这些系统的根源——更深、更小,但仍然有足够的氧气供多细胞生物进食、繁殖和可能进化。”
大多数被发现的线虫以无性方式繁殖——要么通过不需要受精的卵,要么在同一个生物体中包含雄性和雌性器官。线虫在低处也没有热的问题,温度高达 48 摄氏度。“我认为那里有比我们之前认为的更多,”博尔戈尼说,并指出,这也表明生命,甚至是复杂的生命,可能在其他世界(如火星)的表面之下繁衍生息。目前正在地球上的其他大陆上进行类似的矿井采样。“这只是一个心态,阻止了我们之前去寻找,”博尔戈尼补充道。“我相信还有更多。”