在深海古菌中尋找生命起源

隨著深海采樣技術的發展，古菌研究者獲得了大量的深海沉積物樣本。（南方周末資料圖/圖）

地球上存在著兩大生物圈：一個是我們所熟知的由光合作用維持的地表生物圈，另一個則是存在于地球深部由化能作用支持的“黑暗生物圈”?？茖W家認為，這些隸屬于黑暗生物圈的眾多古菌，有可能與地球上復雜生命的起源有關。

“人們一定還記得1866年海上發生的一件離奇的、神秘的、無法解釋的怪事。不久以前，好些大船在海上碰見了一個‘龐然大物’，一個很長的物體，形狀很像紡錘，有時發出磷光，它的體積比鯨魚大得多，行動起來也比鯨魚快得多。”《海底兩萬里》一開篇，凡爾納描寫一種想象出來的海底怪物形象。

對于深海，黑暗環境、巨大壓力和奇怪生物，總讓人充滿了想象力。而深海的未知環境，激發了科學家極大的好奇心。

自上世紀九十年代起，科學家在一次次遠航中，獲得了珍貴的海底沉積物，堪稱現實版的《海底兩萬里》。不過，他們的新發現，并不是可怕的龐然大物，而是體積微小而數量眾多的微生物——古菌（Archaea）。在生物技術取得長足發展的今天，這種可能是地球上最古老生命體的秘密開始被一一解開。

最近，上海交通大學微生物海洋學實驗室教授王風平領導的研究小組成功解析出一種名為“深古菌”的代謝形式，推進了對古菌在深部生物圈生態功能的認識，也為查明早期生命的起源打開了新的窗口。

黑暗生物圈

在長達數百年對海洋的探索中，人類注意到肉眼不可見的微生物，還是最近幾十年的事。

上世紀三十年代，美國斯克利普斯海洋研究所（Scripps）的生物學家克勞德·左貝爾（Claude ZoBell）和同事發明了許多工具，找到了海洋微生物的蛛絲馬跡。例如，將一套架子沉入海底，收回架子后，他們在顯微鏡下觀察到生命體的繁殖。將無菌的玻璃瓶放進海里，幾天后收回，則會發現瓶壁黏上了細菌。

1936年，左貝爾在《石油學報》（Aapg Bulletin）上發表了他在海洋沉積物中發現微生物的論文。“在遠離南加州海岸的海洋深處，海洋沉積物里有比水里豐富得多的細菌。”左貝爾在論文中這樣敘述。

經過定量研究，左貝爾等人發現，每克沉積物里包含上百萬細菌，數量上遠高于海水里每克幾百個細菌。而沉積物中細菌的數量，似乎和水深、海洋溫度及與大陸的距離不存在緊密關聯，僅僅受到沉積物中有機質含量的影響。此外，左貝爾還開展了沉積物中需氧菌和厭氧菌的分析。

在海洋微生物研究者們看來，左貝爾最重要的貢獻，是證實了海洋沉積物中存在微生物，并推測一些重要的生化過程可能正在沉積物中發生，如水解、氨化、生產甲