身处地狱的物种——恶魔哈利线虫

  在地下超过1千米的高温环境中,有一种细小且奇特的物种,它就是恶魔哈利线虫(Halicephalobus mephisto)[1]。

  一、恶劣的环境,顽强的线虫

  恶魔哈利线虫在地下1.3公里处安了家,那里的温度高达37℃,比大多数陆生线虫能忍受的温度上限还要高;在德瑞方丹金矿地下0.9公里(24℃),找到了两种已知和未知的线虫;最惊人的是陶托那金矿,在地下3.6公里、温度接近48℃的地方,科学家甚至检测到了另一种未知线虫的DNA。它们没有言语,却用顽强的生命表明:深层地下并非是细菌的“专属领地”,也有线虫的一席之地。

  二、看似简单,适应性极高

  恶魔哈利线虫为新的形态学物种:其可通过长尾部(110-130 微米,肛部体直径与尾长比值 c′=9-10)、丝状尾尖及卵巢末端无反折的特征,与同属其他物种明确区分。它的种名 “mephisto” 源自 “Mephistopheles(墨菲斯托菲里斯)”,意为 “不爱光明者”,典出中世纪浮士德传说中的冥界之主,因该新物种发现于地壳以下 1.3 千米深处(该深度的温度约为 37℃,远超大多数陆生线虫的耐受上限)而得名。

  有科学家提出疑问:这些线虫会不会是从地面上掉进去的“污染者”?为了打消这个顾虑,研究团队做了细致的排查:他们过滤了数千升采矿用的水,也分析了矿井周边土壤里的线虫,结果发现——采矿用水里根本没有线虫,地表土壤里的线虫种类,和地下矿井里的完全不一样。基因检测也给出了铁证:恶魔哈利线虫的核糖体RNA序列和身体形态,都和它亲缘关系最近的“亲戚”有明显区别,确定是全新的物种。

  (图一:科学家们基于核糖体小亚基rDNA对该物种进行分类,确定其新物种的地位)

  三、不可思议?实则有迹可循

  恶魔哈利线虫在如此深处存活并非偶然,这一部分取决于它独特的基因组。它体内含有耐热基因,这使它可以在高温环境下正常生存。而在食物供应方面,为了弄清它们的饮食习惯,科学家把这些线虫带回实验室培养,结果发现它们对“家乡”的细菌特别偏爱,对常见菌种却不感兴趣。这说明在地下1公里的深处,已经形成了一个稳定的“小社会”:细菌长在矿壁上,线虫吃细菌,构成了一条完整的食物链,并且地下微生物密度可长期维持恶魔哈利线虫生存。在这些因素的影响下,它成为了深层地下的“土著”。

  四、小线虫,却有大意义

  地下深处生活着一批线虫,这个发现的意义,早就超出了地球本身。在缺氧、高温、没有阳光的极端环境里,居然有多细胞生命存活,这让科学家们对“宜居环境”的定义有了新的思考——尤其是在寻找地外生命这件事上。NASA火星探测计划的首席科学家迈克尔·迈耶兴奋地表示:“这让火星的深层地下变得极具探索价值。也许在宇宙中,适合生命居住的地方,比我们想象的要多得多。这些0.5毫米长的“地下居民”用自己的存在证明:生命的韧性,远比我们想象的更强大。谁知道在地球更深的地方,或者在遥远的其他星球上,还有多少这样的生命奇迹在等待被发现呢?

  本文作者:厦门大学邓佳钦、陶怡然、张钊源(按姓氏首字母排名)。本文由厦门大学海洋与地球学院焦念志院士、碳中和创新研究中心胡晨副研究员指导,由海洋负排放(ONCE)国际大科学计划、厦门大学碳中和创新研究中心支持。

  参考文献

  [1] Borgonie, G., García-Moyano, A., Litthauer, D.et al.Nematoda from the terrestrial deep subsurface of South Africa.Nature474, 79–82 (2011).

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