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細(xì)菌——時(shí)間長(zhǎng)河里的絕對(duì)霸主

在一集名為“Super Germs”的國(guó)家地理節(jié)目中，來自澳洲的資深研究員格瑞為孩子們奉上了一堂精彩的地質(zhì)生物課。她以鼻尖作為地球形成的起點(diǎn)（距今大約46億年前），手指隨后沿肩膀向右劃去。當(dāng)?shù)竭_(dá)肩關(guān)節(jié)處時(shí)，她說：“這個(gè)時(shí)間點(diǎn)（30多億年前）出現(xiàn)了最早的生命體，細(xì)菌”。

之后，手指沿手臂繼續(xù)向指尖劃動(dòng)。到達(dá)手腕時(shí)，她說：“在臂長(zhǎng)比例的漫長(zhǎng)年代中，地球上一直都還是只有微生物存在。但是，到了現(xiàn)在的這個(gè)節(jié)點(diǎn)，地球上出現(xiàn)了植物和魚類。”手指到第一和第二指關(guān)節(jié)之間時(shí)，她微笑著向?qū)W生們介紹：“現(xiàn)在是恐龍登場(chǎng)的時(shí)間了?！?/p>

最后，她又舉了一個(gè)妙到毫巔的例子——“我們?nèi)祟愒谀睦锬?？就在我們的指尖，如果給你們一把指甲銼，輕輕一銼人類就沒了。”

細(xì)菌先輩——紫色細(xì)菌

既然地球上最早的生命體是細(xì)菌，那么又是其中的哪一種呢？目前，科學(xué)家們認(rèn)為在當(dāng)時(shí)（30多億年前）主要的生物應(yīng)該是一類紫色細(xì)菌（Purple bacterium）。這類細(xì)菌有著特殊的光譜特性，在原始海洋中和陸地上均有分布。

紫色細(xì)菌（Purple bacterium）

紫色細(xì)菌實(shí)際上主要是一類可以進(jìn)行光合作用的厭氧性細(xì)菌，細(xì)胞內(nèi)含有類胡蘿卜素，以及菌綠素a和b等色素，會(huì)顯示紅、紫、黃、褐等色彩。它們體內(nèi)的光合作用大多在細(xì)胞膜上發(fā)生。當(dāng)反應(yīng)中心開始光合作用時(shí)，細(xì)胞膜便會(huì)內(nèi)陷，呈管裝、囊狀，亦或是平疊層狀。

紫色細(xì)菌不生成氧氣，這一點(diǎn)同其他含菌綠素細(xì)菌是一樣的。紫色細(xì)菌形態(tài)各異，大小不一，最為典型的代表就是可利用硫代硫酸鹽和硫化氫進(jìn)行生長(zhǎng)的紫色硫細(xì)菌。

除了上述種類之外，還有一些略顯另類的特殊紫色細(xì)菌。其中，紫色無(wú)硫細(xì)菌就是它們的代表。它們?cè)诤醚蹶幇档挠袡C(jī)營(yíng)養(yǎng)環(huán)境下也能存活，主要利用的有機(jī)物為脂肪酸和乳酸，同一般的異養(yǎng)細(xì)菌相類似。

紫色無(wú)硫細(xì)菌(Purple non sulfur bacteria)

有趣的是，雖然上述這些細(xì)菌都有紫色細(xì)菌的統(tǒng)稱，但是微生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們并不是同源的，而是有各自的種屬類群，親緣關(guān)系不一。

用紫色細(xì)菌探索太空

屬于自己星球的這些事情有了眉目后，人們利用已知的這些信息能夠做些什么嗎？答案是肯定的，并早已有科學(xué)家付諸實(shí)踐。他們通過分析和模擬紫色細(xì)菌在地球上的分布狀況，構(gòu)建起了以大數(shù)據(jù)作支撐的光譜分析模型，并用于太陽(yáng)系外的生命搜尋。簡(jiǎn)單來說，如果今后人們?cè)谟^測(cè)太空時(shí)發(fā)現(xiàn)了某顆行星具備相近的光譜特征，那么就有說明其上面可能存在類似地球微生物的生命體。

從目前的搜尋結(jié)果來看，地球仍然是唯一的生命星球。然而，宇宙是那樣的浩瀚，光是銀河系中的類地行星就不勝枚舉，更不用說銀河系也僅僅只是眾多星系中的一員。搜尋難度和挑戰(zhàn)是明擺著的，但是第二顆地球或遲或早終將被發(fā)現(xiàn)。在這一前提下，生命是否存在，以及若是存在，處于哪一進(jìn)化階段便成為了引人入勝的科學(xué)問題。

令人振奮的是，地處加那利群島的天體物理研究院的一組科學(xué)家，已通過多次的推演和系外生命搜尋，發(fā)現(xiàn)了一顆類地行星。這顆行星所在天體系統(tǒng)中也有一顆類似太陽(yáng)的恒星，而它的位置恰好處于恒星周圍的生命適宜存活區(qū)域，這顆行星是有可能誕生出生命的！鑒于所利用的光譜模型是基于紫色細(xì)菌分布模擬構(gòu)建的，所以人們發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)外星生物極有可能是紫色的微生物。

類似的“顏色生命發(fā)現(xiàn)論”還在科學(xué)界持續(xù)發(fā)酵著，不斷有其他學(xué)科的研究人員加入其中。例如，早在2011年就有科學(xué)家通過模擬綠色植物反射光譜，構(gòu)建起了相應(yīng)的分析模型，并用于搜尋生命行星。依葫蘆畫瓢，他們就認(rèn)為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的外星生物應(yīng)該是能夠進(jìn)行光合作用的綠色植物。

科學(xué)的進(jìn)步總是始于一個(gè)個(gè)的假說和猜想，它們承載著人類的智慧和偉大，更是文明不斷延伸著的印跡和標(biāo)識(shí)。放飛思想，收獲的將是整個(gè)藍(lán)天。

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