在能把人烤焦的温度下，“深层生物圈”里的生命却能茁壮成长

在海底下近4000英尺（约1200米）的地方发现了微生物，这里的温度接近了生命的假定上限。

上图：用于探测生活在海底深处微生物的科学钻探船。

2016年的一次科学考察发现了一个地下栖息地，那里的微生物生活在接近250华氏度（约120摄氏度）的温度下。现在，一项后续研究揭示了这个非凡的微生物群落是如何战胜高温的。

根据发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的一项新研究，高代谢率使生活在海底深处沉积物中的微生物得以生存。这项研究由加州大学洛杉矶分校的海洋地质微生物学家蒂娜·特鲁德（Tina Treude）领导，对地下微生物进行了全新的研究，表明其中一些微生物出人意料地活跃，能够在深海和炎热条件下繁衍生息。

“我们总是发现，生物圈深处的微生物是一种极其缓慢的群落，它们慢慢地啃食着最后的数百万年前埋藏在地下的有机物质。但深层生物圈充满了惊喜，”丹麦奥尔胡斯大学的微生物学家博·巴克·约根森（Bo Barker Jørgensen）说道。“在深海海底这样的高温下，发现高代谢率的生命，丰富了我们对生命如何在地球以外的行星上的类似环境中进化或生存的想象。”

伍兹霍尔海洋研究所的地质学家弗吉尼亚·埃奇科姆（Virginia Edgcomb）虽然没有参与这项新研究，但她对这项研究感到兴奋，因为它表明，“我们不能仅仅因为海底深度或极端温度就认为微生物活动微不足道”，尤其是在“有足够的碳源和能源可用”的情况下。

在这种情况下，在日本附近的南海海槽俯冲带中发现了所需的碳和能源来源。 七年前，由同一团队领导的一次科学考察在海底以下 3930 英尺（1200 米）处钻探，提取了海洋沉积物样本和极端微生物的证据。 他们这样做是为了调查深海底生物圈的温度极限，以及生命可能居住在这个极端栖息地的程度。 令人难以置信的是，他们发现了一个小型微生物群落，尽管温度达到 250 华氏度（120 摄氏度），但它们似乎正在蓬勃发展。 研究人员并不完全清楚这是如何实现的，这也促使了进一步的研究。

在这项新的研究中，海洋地质微生物学家蒂娜·特鲁德和她的同事进行了放射性示踪实验，以测量微生物的代谢率，他们是在高度无菌的条件下进行的，以防止污染。这并不容易，因为微生物的种群密度很低，每立方厘米沉积物中只有不到500个细胞。该团队还作出了特殊规定，以确保在实验室中观察到的代谢率与微生物的自然环境中相同。

这项工作的结果是发现了微生物的快速新陈代谢，研究人员说，这是它们能够在如此极端的条件下生存的原因。科学家们推测，高代谢率是必要的，可以让微生物修复被热损坏的细胞。

研究人员表示：“修复细胞部件热损伤所需的能量，随着温度的升高而急剧增加。而这些能量中的大部分，可能是抵消氨基酸持续变化和蛋白质功能丧失所必需的。”

与此同时，微生物可以通过加热有机物质获得充足的营养，特别是通过海洋沉积物泄漏的水中的氢和醋酸盐。

地质学家弗吉尼亚·埃奇科姆说，新的观察结果“对许多人来说似乎是违反直觉的，那就是生活在这个位置的细胞接近生命的温度极限，在如此深的海底下，我们预计它们几乎不可能生存下去，但实际上非常活跃”。但它们的高活性，是出于一个非常有趣的原因：能够提供足够的能量来修复热细胞损伤，使它们能够存活。

还有一些科学家认为这项新工作“看来做得不错”，“很好地赞扬了”之前的研究，即随着沉积物温度升高，微生物群落发生变化，细胞分裂增加。在这篇新论文中提出的一个论点是，细胞只有在已经被掩埋的情况下才会被激活。这一发现与其他科学家的研究一致，该研究表明，一旦细胞在地下找到了它们的“快乐的地方”，它们就有足够的力量生长。

此外，一些科学家也提出了新研究得不足之处。比如，研究人员描述了微生物的活动，但没有提供任何名称，也没有鉴别出有问题的微生物。科学家们表示：“如果能知道是谁在那里生活，就更好了。”

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