這才叫「老不死」！日本科學家成功「喚醒」海底 1 億歲老細菌

1 億歲究竟有多老？用上帝視角比喻，這群細菌看著白堊紀中後期的恐龍蓬勃發展，又被隕石滅絕；看著哺乳類的祖先努力求生，學會生火，最後到今天正閱讀這篇文章的你。

【プレスリリース】 #JAMSTEC 諸野主任研究員らが1億年前の太古の地層で微生物が生きて存在していることを発見！

恐竜がいた白亜紀から1億年余りの間、大半の微生物が地層中で生き延びていたことが明らかになりました。ネイチャーコミュニケーション誌で発表。

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— J　A　M　S　T　E　C　海 洋 研 究 開 発 機 構 (@JAMSTEC_PR) July 29, 2020

▲ 日本海洋研究開發機構的推文，左為染色後在鏡頭下閃爍綠色螢光的老細菌；右為部分採集到的海底沉積物樣本。

超過 1 億歲的老生物

經過一番細心照料，日本科學家成功在實驗室喚醒一批古老、無聲卻又生機蓬勃的細菌，而它們的年紀……超過 1 億歲。

身懷絕技的細菌

科學家一直以來都知道，部分細菌有辦法在非常極端的環境生存，如高溫、氧氣稀薄等。不過，最讓主持這份研究的日本海洋研究開發機構（Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology）的微生物學家諸野祐樹（Yuki Morono）好奇的是：如果是在缺乏營養的環境，細菌能否依然生存？

1 億年裡發生了什麼事？

而這群沉睡 1 億年的細菌，向諸野教授證明了生命的潛力。這 1 億年裡，它們伴隨白堊紀的恐龍生存、死亡，經歷恐龍滅絕，看著哺乳類動物的祖先出現、努力求生，一直到人類祖先出現，直到今天。

超長的壽命就連科學家也摸不著頭緒，諸野教授說：「沒有任何微生物學理論可以解釋，但我們就是發現了。」

▲ 這批老細菌住在南太平洋的深海平原，直到 2010 年才被日本海洋研究開發機構帶回岸上。（Source：Unsplash）

家住南太平洋海底

這群古老的細菌來自 2010 年的綜合大洋鑽探計畫（Integrated Ocean Drilling Program，IODP）帶回的樣本，採集自南太平洋環流的海底平原。

這個區域的環境非常獨特，堪稱「海洋沙漠」。由於營養物質稀少，讓以營養物質維生的浮游藻類和以藻類為食的動物相對也少；再加上距離陸地遙遠，陸地提供的沉積物稀少，使這裡的海底沉積物累積的速度異常緩慢。因此，溶解在水中的氧氣就有機會滲透到海底沉積物的深處，進入古老年代的沉積物層，讓待在這裡的這群細菌保有一線生機。

「喚醒」細菌要有耐心

想喚醒這批細菌非常不容易，如果操之過急，很容易就會不小心摧毀樣本。因此，諸野教授和團隊先將培養場域降溫至華氏 50 度（攝氏 10 度）以下，模擬深海環境；研究團隊也添加了穩定同位素標記的外部碳源，如碳酸氫鹽、醋酸鹽、葡萄糖、丙酮酸鹽等，以便區分這些細菌是自營還是異營菌，並追蹤生長情形。

有耐心，才會有成果

經過 557 天悉心照料後，諸野教授的團隊成功喚醒這批古老細菌，細菌開始生長、繁殖並展現多種新陳代謝活動。

諸野教授說：「從生物學角度來看，大部分細菌長時間埋在海底平原深處極度缺乏營養物質的環境，卻能重新喚醒，非常令人驚豔。」

▲ 經過長達一年多培養，諸野教授的團隊才成功「喚醒」這批沉睡 1 億年的老細菌。（Source：Unsplash）

到底怎麼活下來的？

然而，目前沒有人知道這群老細菌究竟如何生存下來。在其他案例，科學家發現有些細菌如果意識到身處環境不適合生存，就會形成內孢子（Endospore，註）等待環境改善，待時間成熟才再次「甦醒」。

但這並不是這批老細菌採用的策略，大部分的細菌都沒有形成內孢子，讓科學家十分不解。

註：某些細菌或古菌會在環境不適合生存的時候產生「內孢子」，進入休眠狀態。內孢子是有多層厚壁的高度濃縮構造，對抗生素、熱、酸鹼、輻射等有強耐受性，待環境轉成適合生存時，細菌孢子會打破睡眠狀態甦醒繁殖。

「輩分」其實分不清楚？

未參與研究的伍茲霍爾海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）的地質微生物學家埃德格柯姆（Virginia Edgcomb）指出，要具體判斷這批細菌的年紀十分有挑戰性，因為有些細菌可能和沉積物樣本形成於同一時間，但有些細菌可能是上述細菌的後代。

不過，美國羅德島大學的海洋學家鄧恩特（Steve D’Hondt）對這個說法抱持疑慮，因為細菌身處營養物質非常稀少的地區，應該鮮少有繁殖行為。

▲ 不只生物學家大受鼓舞，致力於在宇宙尋找地外生命的科學家也從這項發現看見一絲曙光。（Source：Unsplash）

更老的還在後面？