生命，會自己找出路

文 ◎ 曾去執

目前人類的科學再發達，面對浩瀚無邊的宇宙，仍有很多的謎是我們無法解開的。「生命從哪來」對人類來說，一直是個謎，隨著科學的發展，關於「生命」的謎底，是否將逐漸解開？

在紛繁的生命現象中，有很多是人類難以完全掌握和理解的謎。如何定義生命？生命存在的條件有哪些？生命能夠存在的範圍有多大？所有這些問題的答案也都隨著人類對生命認識的變化而發生著微妙的改變。

就生命存在的條件、範圍而言，科學家們已經發現遠比我們原先理解的要複雜得多。

根據「Woods Hole」海洋協會所出版的《海洋之神》（Oceanus）雜誌報導：科學家在人類意想不到的艱困地區，發現許多微生物的存在。這無疑打破了我們預設的框架，真可謂世界之大，無奇不有。

一九九一年，科學家乘阿爾文（Alvin）潛水器探測海底，結果發現了一些意想不到的事情。

當人們駕駛潛水器到達了一個不久前發生過火山爆發的海底，當地的景象讓他們驚訝不已，該處四周是濃密的白色岩層。這些東西由硫磺與微生物所組成，在距離海底三十公尺的水體中漂流著，海底同樣被十公分厚的白色岩層所覆蓋著。這些大量的微生物岩層不是在海裏產生，而是火山爆發後從海床以下冒出來的。

到處都存在生命」

這個發現對於科研人員來講絕對是一個觀念上的衝擊。在黑暗、炎熱又缺氧的海底裂縫與縫隙裏，有大量的微生物在極端困難的環境裏繁殖。其數量之多，超乎想像。這樣的事實在過去是很難被接受的。那樣的環境根本不應該有生命存在。

另據二零零八年七月二十日發表在《自然》（Nature）雜誌上一篇論文稱，用相當於碳的重量來計算，有九百億噸的微生物存在於海底下面的深層生物圈裏，它約為地球熱帶雨林含碳存量的十分之一，其數目之大令人驚訝。這些發現衝破了先前的狹隘觀念，我們開始認識到，在適合人類的生存環境之外，照樣有許多生命體的存在。

在過去十年中，科學家們開始擬定新的計劃，探測地底下的生命，也就是所謂的地表下生物圈。近幾年來，他們發現了許多位於地表以下的生物圈，這證實了微生物學家貝澤林克（Martinus Willem Beijerinck）曾經說的：「到處都是生命，不同的環境有不同的生命。」

那麼在地下生物圈中會有甚麼樣的生物？它們生活的區域有多深？在那樣的環境中它們能活多久？在沒有陽光的條件下它們能適應多久？

推廣開來問題就更多了。這個生物圈對海洋與我們的整個星球有甚麼影響？這些頑強的生物在地球物種的歷史上扮演甚麼樣的意義？它們對我們致力於尋找其他星球上的生命探索有何啟示？所有這些問題都是值得研究的新領域。

不靠陽光、自立自強的微生物

一九七七年人們在海底熱泉開口發現的生命，這使我們瞭解太陽能、氧氣、有機物質與光合作用不是生命生長的唯一方式。有些生物不依賴太陽的能源，而是利用化學合成的作用而生長。

它們利用無機的化學物品，諸如氫與硫化氫，而不是有機物質與二氧化碳作為能源。地熱的能源可以催化出化學反應，在岩石與海水裏產生維持物種生存的化學物質，至於水，則仍然是不可或缺的要素。

至於在海床或地表以下更深的地方，我們會理所當然的認為那裏的情況更加險峻，生命會更加稀少甚至絕跡。但過去十年來，科學家發現了許多地表下的微生物，在各種情況下生存，諸如：深海沉積物掩蓋下、熱洋地殼的裂縫裏、極地冰凍的土壤、地下深坑的內部等。

研究人員從南極的冰層中發現了被冰凍的細菌。（法新社）

Alvin潛水器釋放機械探測器。（法新社)

這些地方，有些的物種已經適應各種極端困難的情況，包括高氣壓、高低氣溫、稀有或有毒的化學物質與礦物，以及必要養料的缺乏。

些物種在極端的情況下開拓其他物種無法繁衍的環境。這對人類探測外星生命有相當大的啟迪作用，它似乎揭示生命到處都存在，不同的環境有不同的生命。

Arcobacter聰明的求生之道

讓我們再回到一九九一年阿爾文號的探險。科學家發現了白色微生物硫磺岩層群。這種物群是由一種細菌所產生，人們後來稱之為「Arcobacter」。「Arcobacter」生存在低氧的情況下，藉著硫化氫的新陳代謝獲得能量。新陳代謝的結果，細菌很靈巧的把硫磺以固體的白細絲排泄出來。

許多細菌群湊在一起，會製造平行線相交的細線團。面對流動的地表下熱液水流，這些細線團可以協助細菌固定在岩石表面，正好適合「Arcobacter」細菌滋生，在海洋地殼所滲透的熱液裏，那裏的氧氣稀薄，而硫化氫的含量甚高。在這種情況下「Arcobacter」盡情吸取大量的二氧化硫熱液，比依賴氧氣的細菌存活得更好。

其結果是，這些通過火山噴發釋放出來的細菌團也可能覆蓋在熱液通口周圍，吸引其他的生物如Alvinella管形蠕蟲在該處生存發展。如果我們進一步觀察棲息地，會發現Arcobacter菌在淺的沉積物裏，也同樣能產生深海通口一樣的硫磺細線。

微生物驚人的適應力幾乎到處可見。一九九一年世界科學家小組探索世界各地的海底火山區，結果在奈米比亞海岸的沉積物，發現一個最大的細菌團。它們以硫化氫維生，靠硝酸鹽來呼吸。

這種細菌稱之為「Thiomargarita」，其個頭足足有七百五十微米（正常的細菌只有一至二微米），大到用肉眼就可以看到。這打破了我們傳統的認知，以為細菌不可能會這麼大。它們的體積大是因為細胞裏有一個大液泡。它們與海底熱泉口的微生物一樣，當氧氣缺少時仍能存活一段時間。這很像我們利用水肺箱裏儲存氧氣，而得以在水裏繼續生存。

極端艱困擋不住生命足跡

前面講到的「Arcobacter」與「Thiomargarita」還只是細菌在較淺的地表下適應良好的例子。不過，近年來的研究還發現在更深地表下有一些獨特、前所未知的微生物棲息地。

有一些初次在地下深水源所發現的病原體與有毒化學物質，引起人們的關切。調查團體在南非三公里深的金礦區岩石裂縫採集地下水，發現深層的大陸地殼含有豐富多樣的微生物。

二零零零年時，賓州West Chester大學的研究人員聲稱，在新墨西哥州地下六百一十公尺古老的鹽礦床發現有最老的微生物存活。這個微生物陷在一個具有兩億五千萬年光景、微小的鹽水晶礦囊裏。研究人員表示，在恐龍絕跡六千五百萬年後，它成為休眠狀態，等待適當時機「甦醒」其遺傳機制，重新成長繁衍。

在北極與南極，科學家在長年攝氏零下十度以下、兩百至三百萬年的地表下永凍土壤，發現活的微生物。此外，在深達五百公尺的海洋巖心也發現大量活的微生物，他們的生命恐怕超過一千萬年。

海底熱噴泉口附近的生物。（法新社）

奈米比亞海岸發現的世界最大微生物Thiomargarita。（法新社）
　

生物生存的極限條件由一系列物理與化學因素的組合所定。一般而言，壓力因地表下深度的增加而增加。但是有報導說，在所發現的生命裏，其生存受深度的增加而壓力的影響減小，而溫度的增加才是主要的限制因素。不過現在尚難以確知，生命存在的最大溫度極限是多少。

在海底熱泉噴口，極高的溫度所形成的環境，使喜歡超高熱的微生物得以繁衍。迄今為止，麻薩諸塞大學的科學家在二零零三年發現微生物生存的最高溫度是攝氏一百二十度，但大致上科學家都同意，生命可以在攝氏一百四十度至一百四十五度間存活。

一九九零年代中期，科學家在北海與阿拉斯加地下三公里深的熱油槽發現奇怪的超耐熱微生物。過去石油製造業一直認為這種損害、污染石油的微生物是從外面傳進油井的。但事實上，它們是在石油的有機物裏面自然產生的。

這些新發現促使我們瞭解生命的極限，並瞭解在哪些範圍找到他們。目前科學界所知最大的生物圈在深海，它占地球生存空間的百分之八十。不過，隨著對海底以下生物圈研究的深入，這種說法可能要大打折扣了，因為最大的生物圈不僅只在深海了，而要包括了海底之下。

土星上出現有機生命？！

科學家們認為，人類或許永遠無法確定生命在地球的起源，但是，對生命力在困難情況下生存的瞭解掌握，將進一步引導我們研究外太空的生命。根據目前從火星所得到了的新證據顯示，美國航空航天局（NASA）宣稱火星上曾經有水，甚至也可能像新墨西哥州的海水一樣有鹽礦床。

NASA科學家在二零零八年七月三十日稱，美國卡西尼飛船的最新觀測數據表明，在土星最大的衛星——土衛六表面發現了液體。土衛六是太陽系內除地球之外第二個表面發現液體的星球。土衛六上的大型湖泊中至少有一個充滿了液態碳氫化合物，而且可以肯定這個湖泊中含液態乙烷。

土衛六上可能孕育生命嗎？背景金黃星球為土衛六。（法新社)

最近美國航天局宣稱證實在火星曾經存在水。（NASA）
　

《海洋之神》雜誌報導，在地球洋底火山或熱噴泉口的周圍地表下，有可能是某些生物的起源之地，因為它的環境似乎具備產生化學反應的要素，有製造有機生物的基本條件。眾所周知，乙烷在合適的化學反應條件下可以生成更高級的有機物質。那麼如果推測土衛一個湖泊中所含液態乙烷，在適當環境下生成製造有機生物的基本條件，似乎不是天方夜譚，只是等待科學進一步證實而已。

木星的衛星歐羅巴（Europa）可能存在許多火山，在其冰封的表面之下可能存在具有熱噴泉活動的海洋。這樣一來，我們或許可以用在地球上研究火山以及海底噴泉周邊生命的方法和技術工具，去探尋外星生命的存在。◇