環境與生態

死海現生機

死海沉積物顯現細菌的蹤跡,暗示過去火星也可能有生命。

撰文/霍爾(Shannon Hall)
翻譯/陳儀蓁

環境與生態

死海現生機

死海沉積物顯現細菌的蹤跡,暗示過去火星也可能有生命。

撰文/霍爾(Shannon Hall)
翻譯/陳儀蓁


死海並非沒有生物。不過,此處的確是地球上最極端的生態系之一,鹽度之高可讓觀光客輕鬆漂浮在高濃度的鹽水上,又因為沒有植物、魚類或其他肉眼可見的生物,任何人皆可浮游其中,不用擔心水底可能暗藏危險生物。不過很久以前科學家就發現,死海湖水中有著名為古細菌(archaea)的單細胞生物,這讓人好奇,是否還有其他簡單生物存活在缺乏氧氣、陽光、甚至養份的湖底沉積物之中。


瑞士日內瓦大學的地質微生物學家湯瑪斯(Camille Thomas)和同事在近期發現死海沉積物中的分子化石,可能有細菌至少在1萬2000年前生存過的痕跡。這是科學家第一次在死海中發現古細菌以外的生物蹤跡,這也意味著生命可能存在(或是曾經出現在)地球上其他類似環境或是太陽系的其他地方(例如火星)。這項研究成果發表在今年3月的《地質學》。


湯瑪斯和同事是一項國際合作計畫的團隊成員,他們在2010年首次挖掘死海湖床下方深達430公尺的沉積樣本,以了解地球氣候的變遷。湯瑪斯的團隊花了數年研究樣本,在死海的沉積物中找到古細菌。這是古細菌可以同時生活在湖水和沉積物中的證據,而後者的環境條件更為嚴苛。不過湯瑪斯當時認為,除了古細菌之外,不可能有其他生物可以生存在沉積物之中。他說:「我覺得這樣極端的環境,只可能有古細菌那樣極端的生物能存活。」


不過最新的發現顛覆了他們原先的看法。湯瑪斯的團隊分析1萬2000年、8萬5000年和12萬年前沉澱的石膏層(鹽水蒸發後形成的礦物),在其中發現了蠟酯(微生物在環境養份變少時製造並囤積的高能量分子)。由於古細菌無法製造蠟酯,而多細胞生物存活在極端環境的機率極低,因此研究人員推論是細菌製造這些化合物。


不過這些細菌如何存活下來呢?由於蠟酯中有微量的古細菌細胞膜,研究人員認為這些細菌當時是以古生物遺留的物質維生,這樣的生存機制可以解釋當初的細菌群落如何生存在極度貧瘠的環境。美國哈佛大學的生化學家韋伯(Yuki Weber)沒有參與這項研究,他評論:「我們雖然已經知道微生物相豐富多樣,但發現微生物群落在極端環境有這樣的生存策略,仍然讓人大開眼界。關於微生物的代謝,我們還有很多知識要學習。」


此外,湯瑪斯和同事還發現了細菌在今日可能生存於死海生態系的跡象。他們打開樣本瓶取出近期形成的沉積物,聞到了臭雞蛋的味道,這透露著硫化氫氣體的存在,而硫化氫是細菌的產物之一。不過這些氣體也可能是非生物的產物,例如地熱活動(黃石國家公園就是一例),因此研究人員也不敢斷言死海鹽湖下仍有細菌存在。


韋伯表示,即使這些細菌已經不存在了,地球上其他類似的地底環境很可能仍有細菌生存其間。隨著科學家陸續找到仍有生命存在的極端環境,我們將更加了解地球以及其他星球的生命是在何種環境誕生且如何存活。


以火星為例,2011年美國航太總署(NASA)的機會號同樣採集到石膏,與湯瑪斯在死海底下找到的沉積物雷同。找到石膏意味著紅色行星升溫的同時,海洋與湖泊的水體隨之蒸發。瑞士太空探索研究中心的科學家邦托格納李(Tomaso Bontognali)沒有參與死海的研究,他評論,在火星的海洋與湖泊乾涸前,其水體可能與死海相近,甚至連生物相的變遷也相似。邦托格納李所屬的歐洲太空總署(ESA)火星探測團隊,預計在2021年讓火星外巡迴者號降落在火星古老的海床,再把湯瑪斯團隊的方法簡化後用以分析當地的沉積物。邦托格納李說:「死海的發現讓火星曾有生命的假說更為可信。」