从地下2500英尺处取出的发霉岩石

瑞典人在寻找核废料储存地点时,偶然发现了一处真菌聚集地,这可能揭示一个巨大的隐藏生命库

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


核废料储存库并不以其吸引力而闻名。然而,对于那些寻求储存地球上唯一相对碳中性燃料之一的废料的开明国家来说,它们是令人不快的必需品。

因此,工程师们经常试图将这些东西埋起来。在美国,我们的一些放射性废料在新墨西哥州卡尔斯巴德附近2000多英尺深的盐床中找到了(希望是)永久的安息之地,在那里它最终将被流动的盐吞没。


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瑞典也开始探索地质方法来解决核污染问题,对其自身的基岩进行探测。在瑞典东南部距离波罗的海约一英里的KLX09测试钻孔地下近2500英尺处,工程师和地质学家最近遇到了一些让他们震惊的事情。

在一个岩芯样本中——一个通过钻孔提取的细长圆柱形岩石——他们在石英脉内发现了一个小腔。里面是一种棕色粉末,混合着方解石和钙沸石晶体。当他们在显微镜下检查这种粉末时,他们得出了一个惊人的结论:它是半化石的真菌遗骸。他们发现了一个发霉的岩石袋。一般来说,岩石不应该发霉(地衣盛宴除外)。

当我在大学时,我的微生物学教授才刚开始报告说,地壳深处可能存在生命。来自金矿的零星报告暗示,细菌不仅可能生存,而且可能在地下深处的热湿裂缝中繁衍生息。

现在我们知道,细菌渗透到地壳的裂缝中,以被困在其中的碳氢化合物和其他食物为食。甚至相对较大的动物(对于地下来说)称为线虫的生物也在两英里多深的矿井中被发现

这让微生物学家开始思考:如果细菌在地下如此丰富,为什么没有真菌呢?我们已经发现真菌几乎在我们所看到的任何地方生长。它们也已经证明自己是合格的矿工,通过从生长尖端分泌酸来穿透岩石。

然而,寻找真正的地下真菌(而不仅仅是来自上方的漂流者)是困难且昂贵的,通常需要使用钻机的工程师,而不是拿着网或盒子的热切的生物学家。因此,仍然未见和未采样的世界是深刻的:科学家估计地球生物量的19%存在于深层大陆地下。这占地球上所有生命的五分之一!

少数研究已经发现地下真菌或间接表明它们生活在那里,但这些研究“非常罕见”,一篇描述7月份发表在《自然通讯》上的真菌聚集地的论文的瑞典和德国作者写道。

据推测生活在深层裂缝中的真菌在没有氧气的情况下生存(附近没有现成的来源),但我们对厌氧真菌知之甚少,因为它们在地表栖息地中很少见。然而,我们有一个地方发现并详细研究了厌氧真菌:牛的瘤胃。在这个温暖、黑暗的消化袋里,反刍物被产生,真菌产生氢气,这是一种生活在那里的微小微生物可以用来制造有机化学物质的燃料,这些化学物质有利于整个群落。

根据作者的说法,来自瑞典钻孔的聚集地是首次发现真菌在深层基岩中原地生长。它们部分被化石化,部分被有机地保存下来,这本身就是一个罕见的发现。在显微镜下,科学家可以看到一个缠结的分支和融合的细丝网络,这是真菌的特征模式。被称为放线菌的类似真菌的微生物永远不会融合,而被称为卵菌(其中最著名的是导致爱尔兰马铃薯饥荒的真菌)的真菌模仿物仅在繁殖时才融合。

a) 直径10微米的有机保存的真菌丝状体,旁边是相同直径的矿化菌丝。b) 部分覆盖钙沸石的类似菌丝体的结构。c) 分枝和吻合的矿化菌丝。来源:Drake et al. 2017

聚集地中的细丝还包含一个矿化的中心链——化石真菌的常见特征——生长成类似于生物膜的垫子,并且似乎在它们接触到的岩石中雕刻出通道就像地表附近的真菌有时做的那样

然而,真菌不同于细菌和植物,它们不能自己制造食物。它们必须以其他生物的废弃物或残骸为食。那么,它们在距离地表半英里的这个小裂缝里吃什么呢?

科学家们没有在裂缝中看到任何细菌或其他生命的直接证据。然而,在真菌丝中发现的黄铁矿晶体富含一种被称为硫酸盐还原菌的微生物偏爱的硫形式——这与在牛体内与厌氧真菌一起生长的微生物是同一类。

如果情况确实如此,两种生物都会相互受益:细菌可以以厌氧真菌产生的氢气和有机废物为食,而真菌则以细菌产生的糖和其他有机化学物质为食。 

他们声称,化石化的细丝和同位素偏斜的黄铁矿结合在一起表明,大陆岩石中的深层生物圈可能是一个“被忽视的巨大真菌栖息地”。

如果属实,这种过多的地下真菌生命可能会对我们深层处置有毒和放射性废物的计划构成长期威胁,而这正是钻探人员在遇到发霉岩石时正在追求的目标。如果厌氧真菌及其细菌同伙能够溶解或腐蚀废物和岩石之间的屏障以达到其目的。这包括高级放射性废物的沸石屏障和乏核燃料的铜罐等主要竞争者。我们可能需要在未来的设计中考虑到这一点。

然而,对于我来说,在这些条件下,无论是否有放射性废物,想到生命都是令人忧伤的。这些真菌永远不会知道雨水的亲吻、阳光的闪耀或微风的新鲜。所有这些东西肯定会杀死它们。它们所知道的生活——它们将永远知道的唯一生活——可能就像在另一个星球上一样,永远黑暗,永远炎热,永远孤独,被压力困在距离地球表面半英里的小裂缝中。

 

另一方面,它们可能像在墙里玩耍的猪一样快乐。

 

参考文献

Henrik Drake, Magnus Ivarsson, Stefan Bengtson, Christine Heim, Sandra Siljeström, Martin J. Whitehouse, Curt Broman, Veneta Belivanova, Mats E. Åström. 花岗岩深层裂缝中真菌和硫酸盐还原菌的厌氧联合体。自然通讯,2017;8 (1) DOI: 10.1038/s41467-017-00094-6

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