深海探秘:丹麦生物学家海底发现"阿凡达"

2010年09月07日10:08 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号:T|T
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黏液菌可在26小时内“设计”最便捷的地铁线路

黏液菌是一种黄色的单细胞微生物,在遇到大量分散的食物时,它会让自己的身体向四面八方扩张以获取营养。根据它的这个特性,2000年,日本名古屋模拟生物控制研究中心做了一个有趣的实验:科研人员设计了一个迷宫,迷宫有四条通道,每个通道的尽头都放置了食物。然后,科研人员将黏液菌放在了迷宫的正中央。一开始,黏液菌伸出自己的伪足在整个迷宫里四处试探。8个小时之后,黏液菌收起了大部分路径上的“身体”,而只是在那条距离食物最短的通路上伸展,将食物吞入口中。

单细胞的黏液菌具有的这种杰出的“智力”着实令人惊讶。今年年初,英国和日本的研究人员又做了一个实验。他们将黏液菌喜欢的食物燕麦片按照东京附近的城市的布局排列,然后将黏液菌放置在中间位置,观察黏液菌会作何反应。起初,黏液菌均匀地以蔓状结构扩散开来,似乎在对新领地进行试探。几小时之后,黏液菌开始重新布局,科研人员发现它正在为自己寻找一条可以将所有燕麦片纳入囊中的最短通道。与此同时,一些不太符合效率的通道逐渐收缩,直至消失。26小时之后,黏液菌终于成功地建立了一个相互连接的营养输送管道网。而科研人员惊讶地发现,黏液菌建立的这个网络和东京环城铁路系统惊人地相似,在个别的连接处甚至显得更为便捷有效!

面对聪明的细菌,人类应该学会利用

林永成说,微生物在某一方面具有超强的能力,与它们经历了漫长的进化过程是分不开的。在35亿年前,地球上出现的最早的生命就是微生物,因此它们有足够的时间去修正自己曾经犯过的错误。相形之下,人类是全方位的进化,而微生物只是在某一方面进化,并且进化了几十亿年,这就使得它们会在某一方面展现出惊人的“禀赋”,显得越来越“聪明”。“比如黏液菌,那些不能在最短时间内形成最有效的觅食通道的黏液菌会在几十亿年的进化过程中被淘汰,而它们设计路线的能力也在一代代地被改进和修正,以至于十亿年之后,黏液菌可以比人类更快地设计‘地铁线路’了——这并不是它们思考出来的结果,而是在进化过程中形成的本能,是一种下意识的行为。”

“人最聪明的地方是懂得利用。”林永成说。狗的嗅觉比我们灵敏,鸟比我们飞得高,人类可以利用仿生学的原理将其变成自己的能力。对于细菌的高明之处,我们也应该保持相同的态度。

和海洋微生物打了多年交道,林永成对微生物们表现出来的这些超常“智慧”一点儿也不陌生。他随便就可以讲出好多有趣又生动的例子:比如“有一种微生物,它能够分泌出一种化合物,这种化合物的分子式漂亮极了,像是三个对称的花瓣。好几个国家的科学家在实验室里百般尝试,怎么也做不出这样的化合物,做出的三个花瓣总是有一个是塌掉的……微生物可以如此轻而易举地就做到人类无法做到的事情。”不过,尽管我们目前无法在实验室里复制微生物的这一杰作,但这并不影响我们让微生物帮我们大量制作这种仿佛“三瓣玫瑰”一样的化合物,它对治疗心血管疾病有很好的疗效,“而这种‘微生物制造’的药物就算长期服用,人体也不会产生耐药性,也不会对人体有副作用。”

“潘多拉星球”的人口普查:海洋微生物的世界究竟有多大?

除了“智慧”之外,海洋微生物有时候还会有一些非常“无厘头”的表现。中山大学的研究人员提取了某种海洋微生物的基因,将它转入到大肠杆菌里,然后发现大肠杆菌居然产生了板蓝根的一种活性成分;在大亚湾的海面中获得的一种海洋微生物,竟然能够分离出辣椒素,这些现象都让研究人员百思不得其解。

“海洋微生物的世界实在太奇怪了……你了解得越多,就越感到它的不可思议。”林永成说。对这个充满了未知和挑战的世界,我们人类目前仍旧知之甚少。因为大概只有1%的海洋微生物在脱离了深海环境仍旧可以存活,而人类目前又很难到几千米的海洋深处去长时间作业,所以毫不夸张地说,我们对海洋微生物的了解只不过是沧海一粟。

从2000年起,全球科学家历时十年,进行的名为“国际海洋生物普查计划”(Census of Marine Life)的大型国际项目,即将于今年10月宣告完成。而在目前已经披露的部分资料里,最吸引人注意的正属于海洋微生物的这一部分。

负责此次普查计划中海洋微生物部分的马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室的米契索金说:“海洋微生物的数量多得惊人,其总重相当于2400亿头非洲大象(最大陆地动物)的重量。”

毫无疑问,海洋深处的“潘多拉星球”是世界上最渺小,同时也是最庞大的“星球”。在那里,还有许多的谜团等待人类去揭开。

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