在深海古菌中寻找生命起源

随着深海采样技术的发展，古菌研究者获得了大量的深海沉积物样本。（南方周末资料图/图）

地球上存在着两大生物圈：一个是我们所熟知的由光合作用维持的地表生物圈，另一个则是存在于地球深部由化能作用支持的“黑暗生物圈”。科学家认为，这些隶属于黑暗生物圈的众多古菌，有可能与地球上复杂生命的起源有关。

“人们一定还记得1866年海上发生的一件离奇的、神秘的、无法解释的怪事。不久以前，好些大船在海上碰见了一个‘庞然大物’，一个很长的物体，形状很像纺锤，有时发出磷光，它的体积比鲸鱼大得多，行动起来也比鲸鱼快得多。”《海底两万里》一开篇，凡尔纳描写一种想象出来的海底怪物形象。

对于深海，黑暗环境、巨大压力和奇怪生物，总让人充满了想象力。而深海的未知环境，激发了科学家极大的好奇心。

自上世纪九十年代起，科学家在一次次远航中，获得了珍贵的海底沉积物，堪称现实版的《海底两万里》。不过，他们的新发现，并不是可怕的庞然大物，而是体积微小而数量众多的微生物——古菌（Archaea）。在生物技术取得长足发展的今天，这种可能是地球上最古老生命体的秘密开始被一一解开。

最近，上海交通大学微生物海洋学实验室教授王风平领导的研究小组成功解析出一种名为“深古菌”的代谢形式，推进了对古菌在深部生物圈生态功能的认识，也为查明早期生命的起源打开了新的窗口。

黑暗生物圈

在长达数百年对海洋的探索中，人类注意到肉眼不可见的微生物，还是最近几十年的事。

上世纪三十年代，美国斯克利普斯海洋研究所（Scripps）的生物学家克劳德·左贝尔（Claude ZoBell）和同事发明了许多工具，找到了海洋微生物的蛛丝马迹。例如，将一套架子沉入海底，收回架子后，他们在显微镜下观察到生命体的繁殖。将无菌的玻璃瓶放进海里，几天后收回，则会发现瓶壁黏上了细菌。

1936年，左贝尔在《石油学报》（Aapg Bulletin）上发表了他在海洋沉积物中发现微生物的论文。“在远离南加州海岸的海洋深处，海洋沉积物里有比水里丰富得多的细菌。”左贝尔在论文中这样叙述。

经过定量研究，左贝尔等人发现，每克沉积物里包含上百万细菌，数量上远高于海水里每克几百个细菌。而沉积物中细菌的数量，似乎和水深、海洋温度及与大陆的距离不存在紧密关联，仅仅受到沉积物中有机质含量的影响。此外，左贝尔还开展了沉积物中需氧菌和厌氧菌的分析。

在海洋微生物研究者们看来，左贝尔最重要的贡献，是证实了海洋沉积物中存在微生物，并推测一些重要的生化过程可能正在沉积物中发生，如水解、氨化、生产甲