唤醒沉睡了一亿年的生命

　　黄雨佳

　　一个原本3 米深的淡水湖，在一场事故后，变成了60 米深的咸水湖，一个沉睡了一亿年的生命随之苏醒。

　　位于美国路易斯安那州杰佛森岛（Jefferson Island）的皮内尔湖（LakePeignur）是一个美丽的淡水湖。这里资源丰富，湖底是钻石晶体盐业（DiamondCrystal Salt）公司用于开采岩盐的盐矿。

　　人造漩涡

　　1980 年11 月21 日， 德士古（Texaco）公司勘探石油的钻井平台错误地估算了开钻位置，钻头意外穿透了皮内尔湖底盐矿巷道的顶部。大量湖水涌入地下430 米深处的矿洞，在湖面上形成了一个巨大的人造漩涡。工作人员眼看着46 米高的井架，消失在了这个原本只有3 米深的湖中。

　　随着湖水灌入，盐矿被溶解，湖底的洞越来越大，吞噬了11 艘驳船、一艘拖船、停车场、无数的树木、35 公顷的湖畔土地，还有一座建筑。墨西哥湾的海水沿着德尔坎布雷运河倒灌，这里临时出现了50 米高的大瀑布和高达122 米的间歇泥浆喷泉。

　　几天后，这个原本3 米深的淡水湖变成了一个60 米深的咸水湖，皮内尔湖也成了路易斯安那州最深的湖泊。

　　沉睡了一亿年的生命

　　1985 年，时任路易斯安那州新奥尔良大学（University of New Orleans）生物学助理教授的罗素·H. 弗里兰（Russell H. Vreeland）从废弃盐矿的水中发现了几种极端嗜盐古菌，它们至少要在20% 的盐水中才能存活，最佳的生存盐度为25% ～ 30%。

　　在地下盐水中发现广盐性细菌（能在盐度大幅变化的水域中生存的细菌）并不罕见，因为它们可能随雨水进入地层，并在穿越地层的过程中，逐渐适应不断升高的盐度。然而，极端嗜盐古菌只能在高盐环境下生存，因而在地下盐水中极为稀罕。它们究竟是从哪儿来的呢？

　　弗里兰首先考虑到，这些古菌可能本来就生活在皮内尔湖水和雨水中，随之进入矿井和地层。但实验结果表明，这些极端嗜盐微生物无法在淡水或低于15% 盐分的水中存活，会直接裂解。而皮内尔湖的湖水含盐量不足1%，不可能是这些嗜盐微生物的来源。

　　考虑到这些水样的采样点是与外界直接相通的，弗里兰还探讨了这些极端嗜盐古菌是否可能通过管道或矿井等途径从地表进入。但研究人员从未在任何高盐湖泊中检测到这类极端嗜盐微生物。而且，皮内尔湖附近雨量丰富，地质和地形条件也不适合高盐环境形成。因此，附近的地表似乎并不存在这类微生物源。

　　既然如此，这些古菌是否可能原本只是普通细菌，后来才演化出极端嗜盐的特殊能力呢？从分子生物学角度看，古菌和细菌的差异非常大，细菌很难通过一系列突变就演化成古菌。从湖水注入到弗里兰采样的时间仅有5 年，这样短暂的时间内发生如此显著的演化是极不可能的。倘若果真如此，那这种变异率已经远远超过了科学家所知的任何物种。

　　排除这几种可能性后，弗里兰认为唯一剩下且合理的解释是：这些古菌原本就存在于盐矿中。它们可能在盐晶体形成时被锁在晶体内，或者以某种方式被困在晶体包裹的水中，然后在盐矿事故导致湖水涌入或雨水渗入地下后，随着晶体的溶解逐渐苏醒。

　　如果这个假设为真，也就意味着这些古菌早在岩盐晶体形成时就已经存在。皮内尔湖底的盐来自1.25 亿~1.21 亿年前的早白垩世。因此，这些极端嗜盐古菌很可能已经以这种形式存活了数亿年。

　　这篇论文发表后，越来越多的研究已经表明，微生物可能长期存活于矿物晶体中。2000 年，弗里兰教授从约2.5 亿年前的二叠纪地层的流体包裹体中分离培养出了一株全新的芽孢杆菌；2022 年，一些科学家从澳大利亚中部的新元古代地层中发现了距今8.3 亿年的微生物（但未培养）；2022年的另一项研究显示，别名“柯南细菌”（Conan the Bacterium）的抗辐射奇异球菌（Deinococcus radiodurans） 也能在地表以下10 米的冷冻干燥条件下蛰伏2.8亿年之久。

　　因此，随着科技的发展，在合适的条件下，或许越来越多与恐龙同时代（甚至更早）的微生物将穿越时空与我们相见。

　　2023 年10 月31 日， 这株从皮内尔湖底盐矿分离得到的“ 杰佛森岛1 号”（JI-1）古菌被弗里兰教授划定为盐红菌属（Halorubrum） 的一个新物种， 并命名为“ 霍赫斯坦的盐红菌”（Halorubrumhochsteinianum），以纪念科学家劳伦斯·霍赫斯坦（Lawrence Hochstein）在极端嗜盐微生物方面所作的贡献。