人的生命是短暂的,所以人们追求永生。从古代埃及的法老裹尸的香料,到中国秦始皇派徐福海求仙药。从欧洲的炼金术士,到印度的打坐观息,无不体现了人类对永生的追求。人作为高等复杂的生命形式,企图生命永续实在太困难了,可是一些低等生命形式却做到了这一点。
维兰德是宾州大学的微生物学家。他与同事于1999年10月在《自然》上发表了有关报告,提出他们发现存活了2.5亿岁的细菌,它们曾经在盐晶体中万古长眠,现在又重新在世界上快乐地生长。
新墨西哥州卡瑟兰德附近的二叠纪构造,是一块形成于2.5亿年前的盐床,它的形成时间已通过放射性放射性核素测年法和盐层中的无脊椎动物化石予以确认。盐床是古老海洋的遗物,在千万年的岁月里,入水通道不断因蒸发过度而断流,随后又重新通畅,带来新的海水。最后,海洋和入水通道都完全干涸,只剩下盐的结晶。在水蒸发的过程中,水里的细菌有可能被困在底层的盐沉积物里。维兰德等人选择的就是这样一块自形成之后一直原封不动的盐床。人们在盐层里挖了一些隧道和通风井,用来储存核废料,这使得地质学家有机会接触这个二叠纪构造的深处。维兰德通过一个通风井下到地下600米的深处,这里的沉积物层自形成以来便再未被任何东西触碰。维兰德吊在一个金属笼子里,从井壁上取出了几十块盐晶体,把它们带回宾州的实验室,并在一块晶体上钻孔,从中取出一滴盐水,放进试管的营养液中。
几个星期之后,试管内的液体变混浊了。液体像雾一样的外观只能说明一件事:盐水中含有细菌,它们熬过了人类无法想像的漫长岁月,现在再度活跃起来。这些细菌已经2.5亿岁了,目前世界上还存活的一切生物,再没有比它们更老的。
其他科学家对这个报告的态度是讶异与怀疑掺半。有人认为这证明了细菌能比人们想像的活得更长,有人则根本不相信有这回事。怀疑者认为,尽管这些盐晶体的历史确可回溯到二叠纪,但任何时候都可能有水渗入,从而把现代的细菌带进去。还有人认为,把一个样本带进实验室时,想要避免污染根本是不可能的事。
维兰德对这些怀疑和批评早有准备。在这次实验中,研究人员选择了53块上面没有任何可观测到的裂痕的晶体(如果有的话,细菌便可能侵入),依次放到高浓度的氢氧化钠溶液和盐酸中杀菌——这两道工序几乎可以杀灭上面附着的任何生物。钻探晶体用的钻头和吸取晶体内部液体用的工具经过蒸汽和高热消毒;操作用的小室经紫外线照射,用消毒剂洗过,然后充以无菌的空气。他们还在操作区里放置了敞口的、装有营养液的皮氏培养皿,如果此后这些培养皿里也有细菌长出,就表示消毒过程不彻底,实验遭到了污染。不过事实是,这些培养皿里后来什么也没长出来。
维兰德等人总共从盐晶体里取出66滴盐水,转移到不同的试管里,放到恒温箱中培养。过了一些天,在4支试管里出现了细菌生长的迹象。为了验证结果的可靠性,研究人员还有意地用细菌污染实验工具,再消毒,然后试图从工具上找出一些细菌来,结果一无所获。在这种情况下,他们才宣告试验成功:试管里长出的细菌确实是在盐晶体中沉眠了2.5亿年的古老生物。
在所发现的4个菌株中,研究人员目前只辨认出来一种,属于杆菌属,名为2-9-3。它们之所以能活这么久,可能要得益于其形成孢子的能力。当营养缺乏时,杆菌能形成坚硬的结构,抵御热、干燥和紫外线。维兰德认为,鉴于2-9-3生存的那2微升盐水没有足够的能量供它生长和分裂,它在这数亿年的时间里可能是以孢子形式存在的。
尽管采取了科学的程序,维兰德等人在做实验时也已经十二分的小心,但仍有科学家对2-9-3的真实年龄表示怀疑。华盛顿大学研究病毒的基因进化过程的科学家大卫·尼克说,维兰德的细菌有一个基因的DNA序列与现代细菌太相似了,不是一个“活化石”该有的样子。
遭到质疑的这个基因编码经常被用于基因对比研究,因为它是细胞的一个重要组成部件,在进化过程中的变化比较缓慢。2-9-3的这个基因有99%与2-9-3的现代亲戚的同一基因完全一样,与其他亲盐的现代细菌的差别也微乎其微。大卫·尼克说,对两种年代相隔2.5亿年的生物,这一差别应该在5%~10%才比较合理。