地表下的蓬勃生機

丁香

人體的極限在哪里？從生理上來說，沒有食物，人能堅持3周;不喝水，最多能堅持3到4天;而大腦缺氧超過3分鐘就可能造成不可逆的傷害。相比之下，微生物的生命力似乎更頑強，不僅充斥在生物圈的各個角落，甚至在地表之下幾千米沒有陽光、沒有氧氣、高溫高壓的地方也有蹤跡。

巨大的地下生物圈

科學家一直好奇，這些大部分肉眼看不見的微生物們生存的極限到底在哪里呢？于是他們一直挖一直挖，試圖找到一個生命不存在的臨界點，結果他們挖得越深，發(fā)現(xiàn)的生命就越多，極限不斷被打破。

早在20世紀初，科學家就對人類在地球上已經(jīng)打出的數(shù)以萬計的鉆孔以及各類礦井、洞穴里的生命活動進行了大量研究，以探索地球深部可能存在的生命。2007年，科學家在南非金礦地下約3.2千米處獲得了嗜熱細菌，2008年科學家從來自海底以下1.6千米的礦樣中也發(fā)現(xiàn)了微生物，并推測它們能忍受60℃至100℃的高溫。隨著不斷深入的研究，科學家發(fā)現(xiàn)，在我們地表深處似乎隱藏著鮮為人知的新世界，其生命豐富程度遠超想象。

這個地下生物圈有多大呢？根據(jù)全球數(shù)百個試驗地獲取的數(shù)據(jù)，科學家估計，在我們腳下的這個生物圈可以深入地面以下4至4.5千米。其體積可能有20億至23億立方千米，這幾乎是地球海洋體積的兩倍，而且這一規(guī)模在未來可能會進一步擴大。細菌和古細菌這兩種形式的微生物便是這個地下生物圈的主角，地球上70%的微生物都在此棲息，若以所含碳元素的質量來計算的話，其總重量能達到150億至230億噸，是地球上人類所含碳元素重量總和的數(shù)百倍。而我們對此知之甚少，因為它們的棲息地對人類來說太難進入了。

到目前為止，已知生命存在最深的記錄是在陸地表面以下5千米，海洋表面以下10.5千米。最耐熱的細菌能在121℃的環(huán)境中生存。這些是來自52個國家的1千名科學家10年來的研究成果。不過，科學家表示，盡管有這些發(fā)現(xiàn)，地下生物圈的下限至今仍然是一個謎。

地下居民吃什么

太陽能是生物圈的能量基礎。生物圈中有利用太陽能生長發(fā)育的植物、以植物為食的各種動物，還有通過分解動植物排泄物、殘骸中的有機物獲得能量的營腐生生活的微生物。追究根底，這些生物都是依靠太陽能生存的。

我們所處的生物圈包括海平面以上約10千米，下至10千米處，厚度有20千米，但其實絕大多數(shù)生物通常生存于陸地之上和海洋表面之下各約100米厚的范圍內。為什么？因為在這個范圍之外，往上空氣越稀薄、溫度越低，所以地面上隨著高度的增加，生物種類會越來越少;而在地下，缺乏光照、含氧量低，且地殼內部深度每增加1千米，溫度便上升20℃至30℃，是個高溫環(huán)境。如此極端的環(huán)境怎么可能存在生命？

可事實證明，惡劣的環(huán)境并不能阻擋微生物的步伐。那么在這暗無天日如同地獄般的條件下，它們是怎么生存的？

與地上的“親戚”不同，生存在巖石縫隙間的微生物主要通過化能合成的方式從周圍巖石礦物中獲取能量。它們能將氫、甲烷（高溫高壓環(huán)境下特定類型的巖石可以產(chǎn)生這些物質）等氧化獲得化學能量，以供給自身的生存需求。有限的能量來源，使它們的新陳代謝幾乎停滯，生命周期極其漫長，甚至能達數(shù)千年，其慢節(jié)奏的生活是地上的人類望塵莫及的。

探索外太空生命的存在

地下生物圈的發(fā)現(xiàn)，讓科學家們興奮不已。一方面，這些生長在特殊環(huán)境中的微生物，或許具備現(xiàn)在尚不清楚的特殊功能，如果能探索到并加以利用，那將可以造福人類。另一方面，地球深部環(huán)境與地球生命剛誕生時的高溫高壓、無氧環(huán)境類似，這些能夠不依靠太陽能光源自己合成有機物的微生物說不定就是太古時代殘留下來的，探索地下生物圈能為我們探索生命起源提供另一種可能。

更重要的是，既然在地球深部如此極端的環(huán)境中有生命的存在，那么在火星、木星等地外星球，是否也能孕育生命？這些地下微生物的生存不需要氧，探索地球以外的生命現(xiàn)象也就未必以氧為先決條件，了解它們這種生存方式有助于我們尋找地外生命的跡象。關于地球深部這個生物圈，還有很多問題等待科學家去探索發(fā)現(xiàn)。