微生物|打破能量下限！一些海底微生物“穷”得没法分裂 但可能已活了数百万年
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日前，科学家发现，生活在海底下的微小微生物仅靠人类生存所需的一小部分能量生存，这就为生命设定了新的更低的能量下限。
由伦敦玛丽皇后大学领导的一个国际研究小组利用海底下的数据绘制了一幅海洋生物圈的新全球图景。
他们发现，埋在海底沉积物中的微生物可以以比以前已知的维持生命所需的能量更少的能量生存。
研究小组说，这项研究对理解地球上生命的极限和太阳系其他地方生命的可能性有意义。
研究人员将地球生物圈中碳和微生物的分布和数量数据与化学反应速率结合起来。
利用这些信息，他们能够确定单个微生物细胞的“能量”消耗——换句话说——它们利用能量的速度。
地球上的所有生命都在不断地使用能量，以保持活力，维持新陈代谢，并进行必要的功能，如生长和修复生物分子。
研究结果表明，海底微生物生存所需的能量比以往地球上任何一种生命形式所需的能量要少得多。
通过扩展“生命可居住的边界”，将低能源环境也包括在内，研究小组希望这能帮助他们弄清楚地球上的早期生命是如何开始的。
玛丽女王学院环境科学讲师詹姆斯·布拉德利(James Bradley)博士说，当我们想到地球上的生命时，我们往往会想到植物、动物、藻类和细菌。
“然而，我们在这里展示的是，整个微生物生物圈——与地球所有土壤或海洋中包含的细胞一样多——几乎没有足够的能量生存。”
“它们中的许多只是处于一种不活跃的状态——不生长，不分裂，也不进化。这些微生物消耗的能量比我们之前认为的地球上维持生命所需的能量要少。”
研究人员解释说，人类平均使用100瓦的电力——相当于一个吊扇或两个灯泡的功率。
Bradley说:“我们计算出，被困在深海沉积物中的微生物平均所消耗的能量比人类还少500亿倍。”
南加州大学暗能量生物圈调查中心(C-DEBI)主任、这项研究的合著者简·阿蒙德(Jan Amend)说，以前对海底的研究主要集中在那里有多少生命。
【微生物|打破能量下限！一些海底微生物“穷”得没法分裂 但可能已活了数百万年】“现在我们正在更深入地探究生态问题:它在做什么?它的速度有多快?”
“了解生命的能量极限为地球和其他地方的微生物生命建立了一个必要的基础，”Amend说。
这些发现对我们如何定义生命，以及地球和其他地方生命的极限提出了根本性的问题。
由于可用能量如此之少，生物体不太可能繁殖或分裂，而是将这极少量的能量用于“维护”——替换或修复它们受损的部分。
因此，在海底深处发现的许多微生物很可能是数千至数百万年前居住在浅海地区的生物的残留物。
与地球表面的生物体不同，这些深层微生物存在的时间尺度要长得多，比如构造板块的运动。
这项研究还揭示了微生物是如何与海底深处发生的化学过程相互作用的。
虽然氧气为微生物提供了最多的能量，但它的供应极其短缺——在沉积物中只有不到3%的氧气存在。
然而，缺氧沉积物的分布要广泛得多，它们通常含有通过产生甲烷(一种温室气体)来获取能量的微生物。
尽管实际上不活跃，但地球海洋沉积物中包含的微生物细胞数量如此之多，存活时间如此之长，以至于它们成为地球碳和营养循环的重要驱动因素。
它们甚至影响地球大气中二氧化碳的浓度长达数千到数百万年。
“这项研究的发现不仅对地球上生命的性质和极限提出了疑问，对宇宙其他地方的生命也提出了疑问，”Bradley博士补充道。
“例如，如果火星或木卫二上确实存在生命，它们很可能会在这些能量有限的行星体的地下避难。”
“如果微生物只需要几zeptowatts能量就能存活，那么在它们的表面下就可能有现存生命的残余物，它们长期休眠，但从技术上讲仍然是‘活着’的。”
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