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泰坦尼克号残骸正被"吃光":很快将彻底消失?【百科】

来源:BBC  2017-03-20 08:49:07  我要评论(0  

导读:

据BBC报道,有些报道暗示,由于受到微生物侵蚀分解,泰坦尼克号可能在20年内彻底消失。但另一方面,有些细菌可能正帮助保护这艘沉船,不至于让它在短期内腐烂崩解。

据BBC报道,有些报道暗示,由于受到微生物侵蚀分解,泰坦尼克号可能在20年内彻底消失。但另一方面,有些细菌可能正帮助保护这艘沉船,不至于让它在短期内腐烂崩解。

当泰坦尼克号于1912年开始其处女航时,没人能预测到这艘华丽的游轮会变成如今的模样:锈迹斑斑地躺在安静的大西洋海底。但在其命运多舛的大西洋之旅100多年后,这艘游轮依然保留下许多残骸。然而,科学家们认为,在几十年内,这艘巨轮可能什么都剩不下,彻底在世界上消失。因为有一些专门以吃铁壳为生的细菌,正慢慢将泰坦尼克号“吃光”。

美国罗德岛大学海洋学家罗伯特·巴拉德(RobertBallard)于1985年发现泰坦尼克号残骸。鲜为人知的是,当时巴拉德当时正参与美国海军的一项秘密任务,帮助确定两艘在冷战期间沉没的美国核潜艇残骸的位置,而泰坦尼克号只是他们偶然发现的产物。当时,它正好在两艘核潜艇残骸之间被发现。

泰坦尼克号最初被发现时,它保存的相当完好。位于水面3800米之下,缺少阳光照射和巨大的水压,导致那里不适合大多数生命生存,这减缓了它受腐蚀的速度。然而30年后,由于受到以咀嚼金属为生的细菌侵蚀,泰坦尼克号的船壳已经消失。有些研究人员预测,这艘沉船很可能在14年内彻底消失。

泰坦尼克号残骸正被"吃光":很快将彻底消失?【百科】

图:泰坦尼克号在处女航时撞上冰山沉没

那么,这种正吃掉泰坦尼克号的细菌到底为何方神圣?我们的故事始于1991年,当时加拿大达尔豪西大学的科学家收集锈迹形成的、类似冰柱的锈衣样本,它们就悬挂在沉船上。研究人员将它们带回实验室,发现它们似乎属于生命体。但是直到2010年,由达尔豪西大学科学家亨利埃塔·曼恩(HenriettaMann)领导的另一个团队,才最终确认了这种生命体到底是什么。

曼恩等人分离出一种细菌,然后发现了一门全新学科。曼恩和同事们以泰坦尼克号为其命名,取名Halomonastitanicae。这种细菌可在地球上大多数生命形态完全不适合生存的环境中存活,即没有光线、压力巨大的深水中。但它具备惊人的能力,甚至可生活在其他极端环境中,比如盐沼。在这种环境中,由于不断蒸发,水会急剧减少,盐度则会大幅上升。而Halomonastitanicae可以根据环境进化,以应对不同的问题。

如果细胞所处的环境盐度太高,水就会从细胞中挤出来,导致细胞萎缩、崩溃和死亡。可是,盐分太少也可能引发致命影响。举例来说,血细胞放入纯水中,会因“洪水泛滥”而破裂。这些现象之所以会发生,是由水的特性决定的,水倾向于从高浓度区向低浓度区移动,这种现象被称为渗透。

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图:Halomonas titanicae也经常在盐沼中被发现

这意味着什么?盐、糖以及其他小分子都会在水中溶解,堵塞和占用空间。这意味着,水本身的空间就会减少。当这些低水区与纯水接触时,水就会涌入以恢复平衡。这就像在冬天时,当你打开房门时,热空气会冲出房间一样。

由于细胞膜是透水的,这意味着所有的生命形态对内部和外部盐度水平变化都非常敏感。

为了阻止细胞破裂或萎缩,许多物种会产生像糖、氨基酸这样的化合物,以保持细胞内外物质浓度相对稳定,比如阻止水大量涌入或大量流出。可是,并没有太多微生物拥有Halomonastitanicae那样的能力。法国劳厄-朗之万学院的乔·扎开(JoeZaccai)曾参加一个国际科学家团队,分析细菌如何在极端环境中生存。他们发现,Halomonastitanicae利用名为四氢嘧啶的分子,保护其不受渗透压力的影响。

扎开说:“如果一个细胞能在盐度波动的环境中生存,它必定存在某种特殊能力,可以调节其内部溶液的浓度。Halomonastitanicae可以产生四氢嘧啶,以抵消外部的渗透压力。当外部盐度波动时,其内部浓度也会随之变化。”换言之,水的盐度越高,细菌细胞内部产生的四氢嘧啶越多,以便阻止外部水渗透到细胞内部。然而,对于有机体来说,这种调节也非常危险。细胞内积累的物质越多,进入水分子的物质越多,从而破坏了水的独特性。

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图:Halomonas titanicae可在高盐度环境中生存

对于生命来说,水之所以如此重要,是因为水是原子之间的连接键(或称氢键),充当溶剂的作用。其他化学物质可溶解在水中,或产生反应。生命的反应需要在溶剂中发生,这也是为何我们的细胞总是沐浴在液态水中的原因。此外,RNA、DNA、负责执行细胞日常工作的蛋白质和酶以及赋予它们结构的膜等,都需要在水的包裹下才能发挥作用。

这层水被称为“水化壳”,对于维持蛋白质正确折叠非常重要。如果这个过程被打断,蛋白质就会分解或分离,进而导致细胞死亡。研究显示,Halomonastitanicae细菌显然能够在细胞内积累非常多的四氢嘧啶,最多可占微生物质量的20%,而分子必须以某种方式保留水的重要属性。

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