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想象一下,你是一个单细胞生物。你生活在海底,栖息在泥土上。而在你遥不可及的上面,可能有浮游生物在生长和死亡,或者动物在吃这些浮游生物。但是,在你所处的深海泥土深处,事物的节奏会变慢。正如微生物学家凯伦·劳埃德所说,你基本上只是在那里闲逛,生命痕迹在你周围飘荡。
这是缓慢而稳定的雨水,是海洋中所有其他生物吃掉、排泄掉和死亡后留下的残渣,非常非常缓慢地落在你的头上。你有一个头,但你没有,因为你是一个微生物。你基本上是被一层又一层尘土、粪便和微小的死物活埋了,随着越来越多的泥土堆积在你上方,它们越来越深地沉入地球。没有什么变化。你只是……
被向下推,几乎没有什么事情发生在你身上。这就像长时间的暂停动画。凯伦称这些微生物为“地内生物”,这是一个恰当的名字,因为它意味着“地球内部”。
但也因为它听起来非常像外星生物。而这些微生物是一种来自外太空的生命形式,其奇怪程度令人难以置信。它们对我们来说是真正意义上的外星生物。外星生物,就像不同的意思一样。当研究人员开始从深海泥土中提取这些细胞样本时,他们发现,第一,它们的数量很多。一项估计表明,这些海洋泥土微生物的数量比天上的星星还要多。但是第二,
这些微生物看起来不像我们以前遇到过的其他生命。凯伦说,这些生命形式很久以前就开始从我们更熟悉的生命中进化了,也许甚至是在数十亿年前。因此,一些微生物在基因上与地球上所有其他生命都如此不同,以至于科学家们不得不在地球生命之树上为它们创造新的分支。
也许最像外星生物的是,当研究人员仔细研究这些家伙并进行测量时,他们不断遇到一些似乎说不通的事情。比如一些违反研究人员对生命为了生存可能需要什么的一些基本假设的事情。就像,哦,我的天哪,生命可以是任何东西。这就是《难以解释》。我是布雷德·平克顿。
而今天节目中,这些外星细胞就像凯伦和她的同事们试图解开的谜题。为了解开这些谜题,他们必须将自己的想象力延伸到我们所知的生命边缘。那么,是什么让这些细胞对像凯伦这样的科学家如此困惑呢?好吧,
生命是出了名的难以捉摸。科学家和哲学家们一直在争论生命的界限在哪里,什么算作生命,什么不算作生命。生命并没有一个清晰简单的规则手册。随着时间的推移,科学家们对观察生命形式时可以合理预期的情况做出了一些假设。例如,有一种假设认为生物体需要能量才能生存。
具体来说,凯伦说,生物学家对生物体可能需要多少能量(来自食物或其他来源)有一些粗略的想法。但是当研究人员研究这些来自深海泥土中的细胞并观察它们的能量消耗时……
他们感到困惑。因为记住,这些细胞已经被活埋了。此后,它们周围的一切变化都不大。这意味着,正如凯伦所说,像这样的微生物可能只有在其最初被埋葬时落到它周围的食物。你知道,这就像有人给你一个披萨作为午餐,然后他们说,哦,等等,这是你余生将获得的所有食物。让它持续下去。
研究人员可以看到这些微生物确实让它持续下去,对吧?它们仍然活着。但他们也做了计算,基本上计算出这些微生物似乎消耗了多少能量。而这些数字对于生物学来说是非常不合理的。凯伦说,这些微生物的生存能量比科学家以前在实验室中研究过的能量最低的生物体还要低数千倍。
这就像你得知你的邻居每周只吃两根芹菜棍,除此之外什么也不吃。有什么东西能这样生存吗?它们似乎通过冬眠来生存。它们就像一个个单细胞的睡美人,在泥土中沉睡,处于一种静止状态。看起来它们利用少量能量来
修复自身破损的部分,而不是生长、移动或真正做任何事情,包括繁殖。但这与科学家们对生命的另一个相当基本的假设相冲突,即生命实际上以某种方式进行繁殖以产生更多的自身。
对于单细胞生物来说,这通常是无性繁殖,即无性繁殖。因此,一个母细胞分裂成,比如说,两个子细胞。但正如你可能想象的那样,分裂成两半需要相当多的能量。而这些深海细胞并没有这种能量。进行整个新子细胞过程所需的能量,你知道,做那个过程,它们……
根本做不到。我的意思是,即使是生存也几乎不够。不繁殖非常奇怪。因此,研究人员试图检查他们的工作,他们确实发现了证据,这似乎表明这些细胞在泥土中繁殖得不多。
但如果这是真的,研究人员像凯伦这样的研究人员提取的一些泥土可以追溯到数十万年甚至数百万年前。即使在数百万年前的泥土中,仍然有微生物存活。因此,如果这些微生物基本上只是在这种泥土中勉强生存,冬眠,不繁殖,不产生新的微生物,那么如果凯伦正在观察一个
我们能从中得出的唯一结论是,那就是一百万年前沉积在地表上的同一个细胞,这有点疯狂。所以这个细胞有一百万岁了?是的!而且关于——我知道,这几乎像——说起来很疯狂,但这是安全的结论。这是我们数据得出的保守结论。这将使这些微生物成为我们已知的最古老的生物之一。
但这种寿命似乎应该属于地质学,而不是生物学。这是以岩石的速度进行的生命。当凯伦在实验室里观察这样的细胞时,她可能正在观察一个一百万年前开始其生命的微生物,早于现代人类的进化。她甚至可能正在观察一亿年前的细胞,因为深海泥土中一些最古老的细胞可能已经有那么老了。一亿年前,恐龙仍然在地球上行走。
这感觉很荒谬。但对凯伦来说,这是解释她在研究这些奇怪微生物时所看到现象的最佳方式。除了这个解释让我们陷入了一个有点奇怪的地方。如果这些微生物在数百万年内没有繁殖,那么它们就会遇到另一个重大的生物学假设。一个大问题。
生物学理论,你甚至可以说。是的,它似乎有点与查尔斯·达尔文发生冲突。因为如果进化需要繁殖,而这些东西不繁殖,那么它们是如何进化的呢?
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所有我需要的时间和所有我想要的时间。让我们讨论一下这些微生物为研究人员创造的最后一个大难题,对吧?它归结于生物学中的一个基本概念。如果你有一个单细胞生物,对吧,它正在繁殖,分裂成新的细胞,复制自身,有时这种复制会出错。会出现突变。
如果这种突变有助于细胞生存和繁荣,如果它是一种适应性突变,那么具有这种突变的细胞更有可能再次繁殖,然后它会将其适应性突变传递给下一代。
这就是自然选择,对吧?突变通过繁殖被选择出来。我们这些有性繁殖者,我们在自然选择中增加了一些有趣的转折。但据我们所知,它是进化的基本驱动力。这是非常非常著名的。我们在所有生物学中都没有看到任何例外。因此,当凯伦和她的同事们发现很多很多这些似乎生活了数百万年而几乎什么也不做的微生物时……
他们认为这些微生物一定进化成了它们现在的样子。但是你如何进化成一百万年什么也不做呢?这似乎是一个糟糕的策略。你知道,我们其他人都在努力尽快生孩子,以便将我们的基因传递给下一代。而这些人却说,不,我很好,就像一个或两个冰河时代一样。这感觉像是一个不可能解开的谜题。
但凯伦确实认为有可能在这里想象出一个解决方案,一种让这些微生物进化的方法,以及它们成为现在这种方式的原因。为了解开这个谜题,她说我们必须走出我们有限的人类思维模式,真正尝试想象一下生活数百万年意味着什么。想想如果人类的寿命只有一天会怎样?
你知道,如果你在午夜出生,然后在凌晨5点反抗你的父母,然后找到工作,生孩子,也许你在下午6点退休。到午夜,你,你知道,告别了,度过了漫长而美好的24小时人生。我的意思是,想想就觉得很疯狂,但就这么做吧。
现在想象一下,你出生在纽约州北部12月1日。这意味着你的孩子、你的孩子的孩子、你的孩子的孩子的孩子的孩子的孩子的孩子的孩子的孩子的孩子也将都在12月出生。你将在冬天拥有数百代人。人类历史上写过的每一本书都将发生在冬天。
当这些只有24小时寿命的人在生活中忙碌时,也许他们会注意到落叶树,对吧?冬天落叶的树木。人们会谈论树木,就像它们死了,什么也没做一样。树木到底有什么意义?它们为什么活着?你如何进化成永远什么也不做?
你和我,那些寿命超过24小时的人,我们知道树木在等待什么,对吧?我们知道春天最终会到来。但对于这些寿命短暂的人来说,这是一个谜。
凯伦说,这些微生物对我们来说可能就像树木对24小时寿命的人一样。他们在等待我们不知道的东西,因为我们的寿命太短,无法真正看到它。他们可能在等待一个我们永远不会活到看到的春天。但是,我们可以尝试想象一下那个春天可能是什么样子。凯伦已经这么做了。让我们回到生活在海底的微生物。
在我看来,这种微生物完全静止不动,对吧?它正慢慢地被一层层的海底泥土掩埋,无处可去。但从技术上讲,凯伦说,它正在走向某个地方。因为它所处的泥土,那泥土位于构造板块之上,这是覆盖地球的许多巨大岩石板块之一。它们正缓慢地、缓慢地相互移动,相互移动,相互远离,基本上以
指甲生长的速度,比如说。一些海底构造板块,其中一些正非常非常缓慢地向持有大陆的构造板块移动。当它们撞击这些大陆板块时,海洋板块基本上会被推到它们的下面。当那个海洋板块(记住,它覆盖着海洋沉积物)被推到大陆下面时,有时这些沉积物会堆积起来并混合在一起。
因此,如果你是一个生活在海底、位于海洋板块上的微生物,在我的有生之年,你不会走得很远。在我的孩子的孩子的孩子的有生之年,你也不会走那么远。但在你的有生之年,如果它持续数百万年,你就可以想象与那个板块一起缓慢移动,等待和等待,像冬天的树木一样冬眠,直到板块最终经历这种沉积物堆积和剧烈变化的那一刻。
那可能是春天。春天可能是大陆边缘的堆积。凯伦认为这将是一个类似春天的情景,因为如果沉积物确实堆积起来,它可能会为这些微生物提供新的能量来源。因此,可能会有来自大陆板块的新食物与旧泥土混合在一起,或者……
不知何故,堆积过程可能会创造出这些微生物可以食用的新食物,或者旧泥土可能与新鲜泥土混合在一起,它们可以通过这种方式获得新的食物。
总的来说,它仍然可能不是很多食物,但这些微生物不需要太多。它们的天堂,它们在街上尽情跳舞,我有很多能量,仍然不多。凯伦认为这种春天的盛况可能会让这些微生物从冬眠中惊醒。这可能足以增强新的能量,使微生物最终能够繁殖。
也许它产生的婴儿足够多,以至于其中一些被带到海水中并被抛向大海,然后它们定居下来,另一个循环又开始了。如果这是正确的,那么这就是自然选择发挥作用的地方。因为并非每个微生物都能熬过漫长的冬季等待,对吧?一开始,当它们第一次落到海底泥土中时,可能有很多微生物。但随着时间的推移和食物的减少,一些微生物,那些无法生存的微生物,
也许这些微生物会死亡。因此,只有最顽强的微生物,那些最擅长冬眠的微生物,只有它们才能熬过数千年的冬天,并在春天出现并繁殖。因此,能够用很少的东西维持生计并能够长时间等待情况略微好转是一种进化优势。
这种进化优势可以解释为什么我们有这么多奇怪的地内海洋泥土微生物。再说一次,它们的数量可能比天上的星星还要多。如果发生这样的事情,那么随着时间的推移,数百万年又数百万年,这些将是进化中获胜的微生物。它们仍然会经历自然选择,只是速度比我们习惯的要慢得多。
所以这是凯伦对这些地内生物之谜的解决方案。她首先承认这可能是错误的。但她表示,那里一定有答案。我们知道这些生物确实存在。
我们知道这么长时间以来它们什么也没有发生,我们知道它们有多少能量,我们知道它们在地球生命之树上这些奇怪的深层分支上,在我们开始采集这样的样本之前,我们从未知道它们的存在。因此,这种情况听起来很疯狂,但它是合理的。凯伦仍在努力寻找检验其假设的方法,但最终,我并不那么关心她是否提出了解释这些微生物的确切正确解决方案,对吧?
我对这些微生物本身的谜题更感兴趣。因为当我想到为什么在宇宙中的某个地方发现外星生命会令人兴奋时,对我来说,那是因为外星生命可能看起来与我们大相径庭,对吧?也许外星人会用光说话,或者,我不知道,呼吸微波。一些挑战我们对生命可能是什么样子的理解的东西。
但是这些生活在海底泥土中的微小微生物却做着同样的事情。就像它们迫使微生物学家重新考虑我们认为我们知道的最基本的东西一样,等等,那是真的吗?比如,我们应该重新评估一下吗?
我认为,就像,我一直学习的所有关于生物学的知识都在这个狭窄的范围内运作。现在我发现那不是真的。就像,生命并不局限于这个狭窄的可能性子集。这对我来说非常令人兴奋。就像,如果微生物学家可以在一些泥土中四处戳戳,发现那里有数万亿个小怪人,我们只是没有注意到……
还有什么可能隐藏在微观世界中呢?过着如此安静而缓慢的生活,以至于我们还没有发现它。你可以想象,可能存在一个影子生物世界,它们就生活在快速生长的生物体旁边,而且它们几乎不相互作用。
如果你有工具去观察,我们可能生活在一个到处都是微小外星人的星球上,每个外星人都有自己的谜题需要解开。这几乎就像,就像我得到一个全新的地球来玩耍和思考一样。
除了这些奇怪的冬眠者之外,凯伦在她职业生涯中实际上已经遇到了一堆不同的奇怪微生物。因此,如果您想了解更多关于这些冬眠者或凯伦和她的微生物学家同事研究的其他微生物的信息,请查看凯伦即将出版的书。它被称为《地内生物》,可以预订。
本期节目由我,伯德·平克顿制作。它由梅雷迪思·霍德诺特编辑,她还负责节目运营。诺姆·哈森费尔德为本期节目创作了音乐,克里斯蒂安·阿亚拉负责混音和声音设计。梅丽莎·希尔斯检查了事实。朱莉娅·隆戈里亚的事实是有些青蛙可以用眼睛来帮助它们吞咽。我们总是、总是、总是感谢布莱恩·雷斯尼克共同创作了这个节目。
您对微生物有什么想法或对节目有什么建议吗?请告诉我们。您可以写信到vox.com上的unexplainable。我真的很喜欢阅读你们的邮件,它们让我的每一天都充满快乐。当人们支持节目并帮助我们继续制作节目时,这也让我很开心。因此,如果您想这样做,请加入我们的会员计划。网址是vox.com/members。
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