生命禁區(qū)ｄｅ界限在哪里

王仲宣

生命在地球上到處存在。無(wú)論在兩極的堅(jiān)冰中，還是在溫泉里；無(wú)論是在堅(jiān)硬的巖石內(nèi)，還是在放射性很強(qiáng)的核反應(yīng)堆中，都能發(fā)現(xiàn)生命的蹤跡。不久前在太平洋深處的噴熱間歇泉里，發(fā)現(xiàn)了一種奇異的細(xì)菌，它們?cè)跍囟雀哌_(dá)250°C的海水中生活、繁殖。單細(xì)胞的生物生存于人們意想不到的惡劣環(huán)境中。它們強(qiáng)大的生命力使人們聯(lián)想到，在許多高等生物無(wú)法存活的其它星球上，也許會(huì)有適合于這些單細(xì)胞生物生存的環(huán)境。

放射性是生命的禁區(qū)嗎?

美國(guó)人安德遜提出了一個(gè)設(shè)想，是否可以用核反應(yīng)堆燃料廢渣代替價(jià)錢(qián)昂貴的化學(xué)藥劑來(lái)殺死糧食中的細(xì)菌，對(duì)糧食進(jìn)行防腐處理呢?如果實(shí)驗(yàn)成功，不僅節(jié)約一大筆經(jīng)費(fèi)，還能給令人頭疼的放射性廢渣找到新的出路。

安德遜在實(shí)驗(yàn)中使用了鈷60和銫137等放射性同位素，放射劑量逐漸增加到數(shù)百萬(wàn)拉德。試驗(yàn)并沒(méi)取得預(yù)期的結(jié)果:某些細(xì)菌不僅沒(méi)有死亡，反而繼續(xù)繁殖。它們耐輻射的能力比人們預(yù)想的要高上千倍。更有趣的是，科學(xué)家在原子反應(yīng)堆里也發(fā)現(xiàn)了這種微生物。當(dāng)然，數(shù)量是很少的，要知道，核反應(yīng)裝置中很少能找到細(xì)菌的“食物”。科學(xué)家們很想知道，這些耐輻射的微生物是如何在強(qiáng)輻射環(huán)境中生存的。

耐輻射微生物體上的輻射灼傷無(wú)異于普通微生物，但前者灼傷后很快就會(huì)痊愈。某些研究人員認(rèn)為，耐輻射微生物的DNA鏈與細(xì)胞膜的連接點(diǎn)比普通細(xì)菌多得多。這樣，當(dāng)它們的DNA鏈?zhǔn)艿狡茐臅r(shí)，便很容易在細(xì)胞膜上重新生長(zhǎng)起來(lái)。這也是只有最低等的生物才能經(jīng)受強(qiáng)輻射環(huán)境的原因。

凍不死的微生物

人們從南極運(yùn)來(lái)了一些巖石標(biāo)本。有的石塊中心包著數(shù)千年前的細(xì)菌。這些在零下60°C的南極“不吃不喝”地度過(guò)了數(shù)千年的細(xì)菌竟然能夠復(fù)活，這不能不引起科學(xué)家們的極大興趣。

對(duì)于那些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的生物來(lái)說(shuō)，這是絕對(duì)不可能的。生物學(xué)家認(rèn)為，在零下15°C以下，新陳代謝就會(huì)完全停止。哺乳動(dòng)物的體溫降到這個(gè)溫度生命就會(huì)完結(jié)。而人的體溫只要高于正常體溫3°C，或低于正常體溫1°C，便會(huì)導(dǎo)致死亡。

但在微生物中，能忍耐嚴(yán)寒條件的是不乏其例的。某些海陸兩棲的無(wú)脊椎動(dòng)物能順利地度過(guò)零下30°—40°C的低溫。有一種叫作輪蟲(chóng)的微生物，可以在-260°C的液態(tài)氦中存放一段時(shí)間，而后在一滴常溫的水中復(fù)活。盡管科學(xué)家們研究了大量的喜寒微生物，但其耐寒機(jī)制至今仍處于研究、探討之中。

有沸水中“凍僵”的微生物

煮沸是眾所周知的殺菌方法。但又有誰(shuí)知道，100°C對(duì)于某些細(xì)菌卻是幾乎要“凍僵”的溫度呢?科學(xué)家最近在北緯21度附近的太平洋底發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)菌。那里水深2650米，壓強(qiáng)達(dá)265個(gè)大氣壓，那里是永恒的黑暗，沒(méi)有任何食物。海底的噴熱間歇泉使那里的海水溫度高達(dá)250°C。這些細(xì)菌在90°C以下的環(huán)境中完全不能繁殖。為了研究這些生物，科學(xué)家創(chuàng)造了一個(gè)高溫高壓的容器來(lái)養(yǎng)殖這些細(xì)菌。在正常情況下，蛋白質(zhì)在250°C的條件下會(huì)喪失其生命特性，DNA鏈被破壞，細(xì)胞膜也變得不穩(wěn)定?；瘜W(xué)成分與普通微生物類(lèi)似的喜熱細(xì)菌是怎樣在這樣高的溫度中生存、繁殖的呢?科學(xué)家們估計(jì)在它們的脂類(lèi)鏈上有獨(dú)特的分枝結(jié)構(gòu)，以增加其與細(xì)胞膜的連接強(qiáng)度。據(jù)推斷，至少存在兩類(lèi)喜熱細(xì)菌。它們與380億年前的沉積層中的古細(xì)菌屬于同一分科。這種細(xì)菌的生命能量不是源于太陽(yáng)，而是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，利用硫來(lái)吸收無(wú)機(jī)物。

但上述推測(cè)并不能解決細(xì)菌為什么能在250°C高溫中生活的這個(gè)問(wèn)題。也有可能這些細(xì)菌是地球上初始生物的近親，這也許與地球生命起源問(wèn)題有某種關(guān)系?？梢栽O(shè)想，這些生物產(chǎn)生于熾熱的無(wú)氧的環(huán)境。

科學(xué)家已初步探明，太陽(yáng)系的其他行星上沒(méi)有適于較高級(jí)生物存在的條件。但誰(shuí)又能斷言，那里是一切生命，包括上述在極其嚴(yán)酷條件下生存、繁殖的微生物的禁區(qū)呢?

(根據(jù)蘇《在國(guó)外》1984年第7期編譯)

(題圖:崔維)