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在达洛尔火山穹丘顶上,存在水源,却没有生命……而一直以来的普遍认知是,液态水的存在与生命的出现密不可分!是时候重新定义生物生存的极限了。

多年研究却一无所获,可以说是所有科学家的噩梦。但真是这样吗?

所有实验结果,包括没有结果,都是实验结果——虽然这条实验原则如今备受质疑,但微生物学家普里菲卡西昂·洛佩兹-加西亚(Purificación López-García)带领的法国-西班牙团队却让它重现风采。

不得不说,他们的“没有发现”是革命性的。人类第一次在地球表面找到一个存在液态水却没有发现生命的地方。

这绝不是因为搜寻得不够充分。“我们采集了数十个样品,”任职于巴黎-萨克雷大学生态学、系统分类学和进化实验室(ESE)的洛佩兹-加西亚强调,“我们尝试在模拟当地环境的条件下进行培植,还做了基因、显微镜和细胞检测分析……最后,所有数据被汇总在一起。”

她的团队就此得出结论:在埃塞俄比亚达洛尔的热液区,尽管有大量液态水存在,却找不到任何有活性的生命……

这是一场认知革命。“液态水的存在并非确定一个地方有生命存在的充分条件,尽管这是一个必要条件。”东京工业大学地球生命研究所(ELSI)的拉姆西斯·拉米雷斯(Ramses Ramirez)陈述道。

在这之前,不论环境怎样恶劣,科学家在有液态水的地表都发现了生命。此前的发现让我们倾向于下这样一个结论:只要有水就有生命存在。

正是这种对地表极端条件的探索才让科学家发现了位于达纳基尔洼地的达洛尔。这片盐质平原几乎拥有地球上能见到的全部极端条件。

海拔低于海平面124米,是世界上最低洼的地方之一。同时这里也是世界上最热的地方之一,冬季气温长期高于40℃且降水极为稀少。

在当地,达洛尔热液区的咸水温度超过100℃,且酸度常常达到pH负数,最低到-1.6。不止水体极度不适宜生存,还有毒气从泉水和火山管中散发出来,其中一个湖泊甚至常常毒死途经的鸟类。

“那就是地狱!不仅难以进入,而且一旦深入,就必须面对常人无法承受的高温和灼烧咽喉的气体。”西班牙马德里天体生物学中心的费利佩·戈麦斯·戈麦斯(Felipe Gómez Gómez)回顾道,他于2017年到过当地采样。

壮丽的“地狱”景观

这个犹如地狱的地方,风景却十分壮丽。地面上点缀着火山喷气孔、间歇泉、小洼地以及盐质和硫质的蒸发岩。

由于氧化铁一类的矿物质覆盖地表,地面呈现黄、绿、橙、赭色等鲜艳的颜色。早在生物学家之前,地质学家就已经为达洛尔所倾倒。

自更新世到距今3万年前,红海的水周期性地淹没达纳基尔洼地,而后蒸发,在地表留下了一层2千米厚的盐和沉积物。盐层下面就是达洛尔火山的岩浆库,从而形成了一个富含矿物质的火山穹丘,以至于从周遭高地渗入的淡水都充满了矿物质和酸性气体。

这些水又在热力的作用下上升穿过盐层,最终喷出地表。“水、岩浆和盐化石之间的相互作用是该地区所有极端化学和物理学参数的源头。”意大利博洛尼亚大学地球生物学家芭芭拉·卡瓦拉齐(Barbara Cavalazzi)解释说。

不过,这般对大多数生物而言致命的温度、盐度或酸度条件,在地球的其他地方也存在,而这些地方都发现了可以在极端恶劣的环境中生存的生命。

比如喜马拉雅跳蛛(Euophrys omnisuperstes)就可以在海拔6000米以上的地方定居;在世界上最干燥的阿塔卡马沙漠,种子可以在没有水的环境下存活数年;去年10月发现的一种水生蠕虫能够承受人类致死剂量500倍的砷。

还有生命力顽强的缓步动物,目前所知该门生物的弱点似乎只有高温……在过去的几百年间,微生物学家不断发现新的“嗜极端菌”,特别是在南极、深海等理论上对生命极端不利的环境中找到了许多古菌。

然而在达洛尔,完全没有生命的迹象。那些能在极端环境中生存的生物似乎都没能成功战胜这里的极端条件组合,尤其是超高酸度和超高盐度的搭配——这或许可以解释为什么生命无法在达洛尔火山穹丘的水塘里现身。而穹丘脚下,沸腾的咸水“黄湖”和“黑湖”含有太多的镁,这种金属会破坏生物大分子,限制生命的发展。

可以就此斩钉截铁地说,达洛尔的水体内全然没有生命吗?哪怕是精确识别到一个微生物就足以推翻该观点。而这样的质疑已经出现:就在洛佩兹-加西亚团队发表结果的几个月前,戈麦斯和卡瓦拉齐就宣称在达洛尔的众多温泉其中之一发现了若干古菌。

但洛佩兹-加西亚认为这只是单纯的污染:“在热液区外,条件没有那么极端,存在各种生命形态!盐质平原上有许多古菌,风和游客都可能使它们扩散到热液区。”

相反,要证明一个区域完全没有生命就必须明确证实某些东西完全不存在。“我们已经研究了很多样本,但要完全证明没有生命的存在确实是十分困难的。”洛佩兹-加西亚承认,“为此,需要研究当地的每片水域。这样一来会摧毁这个美丽的地方。我们更希望研究周围那些条件不那么极端的湖泊,以便进一步细化发现的生命理化屏障。”

戈麦斯和卡瓦拉齐的团队也在计划其他研究。“如果证明该地区确实不存在生命,就可以论证达洛尔的极端条件是生命无法存在的一个标准。相反,如果那里存在生命,就需要去理解是怎样的生存策略在起作用。”芭芭拉·卡瓦拉齐总结道。

无论结论是哪个方向,达洛尔热液区的每项研究都会让我们更多地了解地球生命的极限……或者不只是地球,因为相关研究也有助于解开地外生命的谜团。

生命存在的理化极限条件可以作为太阳系其他行星研究的参考,提供外星宜居性的统计分析……达洛尔可视作一个火星模拟场地:穹丘的水质和这颗红色星球过去的成分颇为相近。

并且类似的地质进程仍将在我们眼前上演:热液环境不断演变,沼泽自行蒸发,翌日又再度出现。地外生物学的未来正展露于地球上的一隅,就在埃塞俄比亚的这片无生之境。

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