当伊姆雷·弗里德曼和他的妻子罗塞莉·奥坎波-弗里德曼在多年的学术游历后定居塔拉哈西时,他们形成了一种舒适的晚间习惯。他从佛罗里达州立大学回家后,她从佛罗里达农工大学回家后,他们通常一边吃饭一边通过观看CBS晚间新闻来了解世界大事。这始于1968年秋天。日复一日,年复一年,他们看着新闻,嚼着食物。1978年的一天晚上,他们听到主播沃尔特·克朗凯特谈论火星——突然间,火星上存在生命的可能,以藻类或细菌的形式,它们可以生活在岩石内部。啊!罗塞莉惊呼道,她手中的餐具从一顿早已被遗忘的饭菜上滑落。他说的是我们!
两位默默无闻的微生物学家,曾发表了一篇关于生活在地球最偏远地区的细菌的论文——克朗凯特说的确实是他们。原来,这则新闻是大约一年半前一个重大故事的续集。1976年7月20日,“海盗1号”宇宙飞船在火星着陆,弗里德曼夫妇和数百万其他美国人一样,听克朗凯特描述了这次历史性着陆。在接下来的几个月里,晚间新闻持续报道了“海盗号”实验的进展,这些实验旨在测试火星土壤中生命的迹象。探测器发现了意想不到的化合物,其中一些可能由微生物产生。但任务生物学家最终得出结论,火星土壤是无菌的:他们说,没有生命能够承受火星表面发现的紫外线太阳辐射、极端干燥和致命氧化化合物的结合。
“海盗号”登陆火星后不久,弗里德曼夫妇发表了一篇论文,描述了生活在南极罗斯沙漠山脉中的微生物,那里寒冷干燥,曾被认为是荒无人烟之地。事实上,NASA曾派研究人员在那里测试土壤,作为“海盗号”的试运行;他们没有发现任何有说服力的东西。但弗里德曼夫妇在不离开塔拉哈西的情况下却做到了。不是在土壤中,而是在运到他们实验室的一块岩石中——弗里德曼称之为一块小巧但完美的灯塔砂岩样本。这块岩石被细菌定殖,它们过着悲惨的生活。在整个黑暗的极地冬季,它们几乎无法存活,温度在零下50度。直到夏天它们才能解冻、再水化并进行光合作用,而且只有在中午温度足够高,并且融雪水仍然残留的情况下。弗里德曼夫妇称这些生物为隐生内石生物:crypto意为隐藏,endolith意为岩石内部。
弗里德曼的文章于1976年9月24日发表,正值火星“海盗号”探测期间。那时,报纸仍在惊叹于飞船上取回的一勺火星土壤中生命微乎其微的积极证据,而这里却有一对研究人员宣布在地球上发现了生命。弗里德曼说:“我告诉你,这完全被忽视了。”
一年过去了,“海盗号”的热潮经历了高潮和低谷。然后有一天,弗里德曼接到了一个电话。美国宇航局和国家科学基金会想知道他们是否可以发布一份关于他工作的新闻稿。他想知道是什么促使这些机构发现了隐生内石生物;到那时,美国宇航局和国家科学基金会都已资助他的研究好几年了。弗里德曼回忆说:“我说,‘好的,去吧。’我们不知道新闻稿到底意味着什么。”
这意味着沃尔特·克朗凯特会在弗里德曼夫妇吃晚饭时谈论他们。突然,隐生内石生物成了行星新闻。弗里德曼后来意识到,这个时机很有道理。在“海盗号”令人失望的结果之后,弗里德曼的岩石束缚生物可以重新燃起在火星上找到生命的希望。微生物可能通过藏身于岩石内部而逃脱了恶劣的表面环境——美国宇航局的科学家现在就知道在哪里可以找到它们了。那天晚上,新闻广播结束后,电话开始响个不停。弗里德曼说:“世界各地的媒体电话如潮水般涌来。我们几乎登上了世界各地的每一份报纸。”
这些电话最终成了弗里德曼的15分钟成名时刻。到了20世纪80年代初,没有其他宇宙飞船前往火星,火星生物学成了国会预算削减的“活靶子”。弗里德曼说,火星生命探索——不仅是资助的研究,就连这个主题本身——都成了禁忌。然而,地球生物学没有问题,他自己关于内生岩生物的工作继续进行,由美国宇航局和国家科学基金会默默支持。多年来,弗里德曼在地球上最不适合生存的环境中寻找并发现了生命,他的发现对于寻找我们星球之外的生命具有深远意义。但到目前为止,即时成名的闪电还没有再次击中他。
名声的无常对弗里德曼来说意义不大。如今75岁的他,早已擅长为长期坚守——这正是他所研究的微生物的一个人类回响。在描述自己的职业生涯时,他大部分时间轻声细语,尤其是在回忆那些痛苦的经历时。他那略带欧洲口音的匈牙利语,是他布达佩斯童年时代的遗迹。小时候,他想成为一名科学家,但他喜欢的学科太多,无法专攻。最终,他选择了植物学,认为野外工作会带他去偏远、异国情调的地方。实验室一角一台小巧、使用频繁的意式浓缩咖啡机,暗示着他职业生涯的下一个阶段——二战后不久在维也纳攻读研究生。
此刻,浓缩咖啡机的使用频率远高于用于研究最近从西伯利亚带回的细菌的设备。它们是强大的幸存者。被埋在永久冻土中,它们在300万年里几乎什么也没做,以至于标准测试都无法检测到生命迹象。令人惊讶的是,这些微生物并非在西伯利亚冰中,而是在室温下生长得最好。它们宁愿沐浴在佛罗里达的阳光下,但在家乡,它们却在零下15度左右、没有阳光、没有空气、没有新鲜食物的地下度过了漫长的岁月。弗里德曼颇为直接地说,它们不喜欢这样。事实上,它们应该枯萎死亡。然而,它们蛰伏着,甚至可能熬过冰河时代这样微不足道的间歇期。
弗里德曼的实验室里收集了大量这种“不怕死”的生物,他在前往异国环境的旅途间隙研究它们。在他的职业生涯中,他已成为极端栖息地——地球上最糟糕的栖息地——的鉴赏家。
如果你认为你知道极端意味着什么,那就再想想。弗里德曼几十年来一直在思考这个概念。他说,极端环境很难定义。它只是与我们的不同——我们自己不喜欢的东西。在极端环境的居民中,嗜热菌喜欢我们无法承受的炽热水温,嗜冷菌在极寒之地茁壮成长,嗜盐菌在强盐水中生存,嗜压菌在高压下存活。总而言之,这些微生物有时被称为极端微生物,与中温微生物相对——像我们一样,喜欢中等条件的生物。当然,从极端微生物的角度来看,我们才是生活在极端环境中的。弗里德曼说,这是一种非常主观的衡量标准。
然而,存在绝对的限制:生命有其界限。化学反应所能达到的温度极限,以及光合作用等过程所能发生的最低温度;超过这些,它们就会变得过于缓慢。但就在这些极限边缘,有些微生物勉强维持生计,勉强存活,很少繁殖。弗里德曼说,在这个“灰色地带”,这个适应性极限和实际死亡之间的区域,存在着永久生存的生物——总是饥饿,总是太冷。一代又一代都在那里生活。它们被推向了任何极端生物可能喜欢的极限之外,几乎达到了生存的绝对极限。弗里德曼说,用人类的语言来说,你可以把它们比作印度贱民中最悲惨的一代。它们生于、活于、死于贫民窟。而这些生物就存在于地球上。
弗里德曼走遍了世界寻找它们,但地球上的不幸者并不会聚集在人类感到舒适的地方。因此,弗里德曼从蒙古的戈壁沙漠到智利的阿塔卡马沙漠,从北极到南极的冰封之地,都曾进行搜寻。他曾在高山上和深海中寻找。一路上,他不禁思索:如果微生物能在地球上如此恶劣的栖息地定居,那么在地球之外,类似的生命形式还可能存在于何处?
弗里德曼的搜寻始于他搬到耶路撒冷。他说:“从1951年我加入希伯来大学起,我就下定决心要在内盖夫沙漠找到藻类。”作为一名植物学家,他曾研究过大型藻类——海藻,但在沙漠中,他愿意寻找单细胞物种。弗里德曼说:“我有一个想法,也许藻类能适应沙漠条件。”人们认为这是一个异想天开的想法,甚至有点疯狂。于是他在内盖夫沙漠游荡了十年,寻找着“所有错误的地方”——也就是说,在沙漠土壤里。最终在1961年,一位朋友,一位石油地质学家,给他带来了一块里面有绿色物质的石灰岩。地质学家认为这种绿色是某种形式的铜,但化学家说不是。他建议,也许是某种生物物质。弗里德曼简直不敢相信自己的眼睛。他刮下样本,迅速拿到最近的显微镜下,看到了藻类。
弗里德曼很快意识到,多孔岩石比干旱的沙漠土壤更适合微生物生存。岩石可以在其孔隙中储存水分,而且由于它通常是半透明的,它可以让阳光进入,进行光合作用,同时过滤掉沙漠中杀死微生物的强光极端条件。
一旦知道去哪里寻找,弗里德曼在各地都发现了内生岩生物。他指着墙上的一张内盖夫沙漠照片说:“这些山脉看起来完全荒芜。”确实,当你扫视它时,看不到树木或灌木,没有一根草叶,甚至没有一块地衣覆盖的岩石。它看起来就像火星表面一样死寂。但在内部,山丘几乎被一层绿色的物质覆盖。他发现,在坚硬岩石表面下方仅仅一毫米处,沙漠山坡上就充满了生机。他曾如此接近真相,却寻找了十年。
弗里德曼并非第一个发现内生岩生物的人;早在1914年,阿尔卑斯山就已经发现了它们,但这项发现一直安然无恙地埋藏在科学文献中。然而,最初,他的同事们对弗里德曼试图复兴这种奇特生命形式的研究并不感兴趣。他说,1964年在爱丁堡国际植物学大会上,他首次发表关于内盖夫藻类的报告,引起的关注远非轰动。他关于沙漠藻类的第一份手稿也得到了同样的“那又怎样?”的回应。它在提交时被拒绝,但最终于1967年出版。
与此同时,弗里德曼、罗塞莉和一批忠诚的研究生在看似毫无生命的地方执着地劈开岩石,并发现了生命。到六十年代末,他们知道至少在炎热的沙漠中,岩石内部的光合作用比土壤中更活跃。弗里德曼说:“我想在南极洲,我们也应该在岩石内部寻找藻类。”那时,美国宇航局正在将南极洲用作火星探测器的训练场,美国宇航局的研究人员正在探测南极土壤中的微生物。弗里德曼认为,如果火星上曾经存在生命,微生物也会退缩到火星的岩石内部。他说:“没有人愿意相信我。”也就是说,除了唯一一位南极研究人员。
弗里德曼非常想去南极洲,以扩大他的内生岩生物研究范围,但他无法获得资金。坚硬的岩石不被认为是寻找生命的主要场所。然而,1973年,他结识了一位名叫沃尔夫·维什尼亚克的微生物学家,他是“海盗号”任务的首席科学家。弗里德曼向他展示了来自内盖夫沙漠的被定殖的岩石,维什尼亚克很快同意在他下次南极之行中寻找类似的岩石。
在1973年南极夏季,维什尼亚克与另一位研究员,一位地质学家,建立了一个偏远营地。弗里德曼说:“那是一个非常小的团队。在南极洲的一条基本规则是,你绝不能单独去任何地方。”但两个人还是可以的。研究人员选择了一个山地,那里有陡峭的悬谷,一个崎岖多风的地方,维什尼亚克在那里把显微镜载玻片埋在土壤里,希望能捕捉到微生物。弗里德曼说:“他去取这些载玻片,把地质学家留在帐篷里。他一个人去了。他告诉地质学家他何时会回来。”在约定时间六小时后,维什尼亚克仍未回来,他的搭档呼叫麦克默多站寻求救援队。他们最终在深渊底部发现了维什尼亚克冰冻的尸体,他显然是从那里坠落的。弗里德曼问道:“谁知道呢?谁知道为什么?”
事故的消息于1974年1月传到弗里德曼夫妇耳中。弗里德曼轻声说:“我彻底绝望了。”他为朋友的离去而悲伤,他说,在那一刻,“我放弃了。”弗里德曼只能转而进行其他研究;去南极洲寻找内生岩生物是不可能的了。
两个月后,弗里德曼收到了维什尼亚克遗孀海伦的来信。她写道:“我们收到了来自南极洲的一批岩石和土壤样本,其中包括一些被认为含有藻类的岩石,我相信沃尔夫是为你收集的。我很高兴沃尔夫的这项工作至少没有白费。”
弗里德曼随后于1976年发表的整篇论文都基于其中一块直径约两英寸的砂岩。(当时,这些生物被认为是单细胞藻类,但后来被确认为光合蓝细菌。)凭借其初步发现,弗里德曼得以在1976年开始定期前往南极洲进行考察。一年半后,在沃尔特·克朗凯特描述了他的发现之后,弗里德曼短暂地成为公众关注的焦点,向所有打电话来的人解释他的发现。如今,他的办公室架子上放着一本厚厚的剪贴簿,里面装满了当时泛黄的报纸剪报。
就他自己的研究而言,这些报道相当准确:他已经证明这些微生物确实还活着,尽管当时他对它们如何在冰冻岩石中生存几乎一无所知。但报道也错误地暗示,这些微生物今天仍然可能在火星上存活。事实上,火星大气层在数十亿年前几乎完全消失,地表液态水也随之消失,地球大部分地区的气候变得比南极洲还要寒冷。隐生内石生物可能曾经在火星上生活过,但现在它们早已灭绝。然而,如果火星表面曾经存在生命,弗里德曼在20年前曾提出,最后的立足点就在岩石内部。因此,我们有可能在岩石内部发现化石——微生物化石,它们是最后消失的。
1996年,它们再次出现。在降落在南极洲的火星陨石中,发现了化石,或至少类似化石微生物的结构。弗里德曼说:“目前,我对这些类似微生物的结构没有强烈的看法。”但他指出,鉴于目前围绕陨石展开的激烈辩论,带有明确微化石的南极岩石将是火星岩石的最佳类似物,因为它们可能是在相同的条件下形成的。
近年来,内生岩生物又增添了一些其他不可能的生命形式,这些微生物也可能成为其他行星和卫星上生命的范本。地球表面以下一英里多深的地方感染着细菌——目前深层生命的最深记录是9600英尺。微生物可能生活在更深的地方,但钻探寻找它们太困难且昂贵。在一些深层栖息地,生物无法获得有机食物;它们似乎依靠岩石本身的碳酸盐化合物生存。与此同时,在接近230度的高温下,在海底喷口附近发现了深海嗜热菌。火星或更远的行星可能拥有地下水,也许是地热加热的,因此适合这些类型的生物。另一种深层栖息地可能存在于木星的卫星之一木卫二上,那里被一片冰冻的海洋覆盖。水可能在这片冰层下晃动,被强大的木星潮汐摩擦产生的热量加热。
弗里德曼现在正在研究的西伯利亚永久冻土中的微生物,可能会提供另一个地外生命模型。永久冻土最初是活着的苔原土壤。在短暂的夏季,土壤的上部解冻,随着新鲜淤泥的到来,下部被掩埋。当土壤层下沉过深,夏季热量无法到达时,它们就永久冻结,最深可达3000英尺。弗里德曼说,在那些非常古老、冰冻的土壤中,存在着活着的微生物。那些在地表繁衍生息的微生物最终被带到永恒的黑暗寒冷深层。在西伯利亚发现它们之后,弗里德曼的团队钻探了更冷的南极永久冻土,再次发现了大量活细菌。它们并非不活跃或休眠,不像研究实验室中常见的冷冻培养物;它们以某种方式继续着生命。
火星上是否发生过类似的事情?尽管火星深处可能存在液态水,也可能不存在,但火星肯定有冰。北极被冰覆盖,研究人员认为,火星大部分(如果不是全部)都由永久冻土支撑。也许生命也被埋葬在那里。一个障碍是火星永久冻土的平均温度约为零下100度,这比弗里德曼在南极洲探测到的零下16度土壤要冷得多。另一个障碍是,这些微生物需要生存30亿年而不是300万年。尽管如此,弗里德曼认为它们可能留下了化石。
所有这些关于火星的事实——以及关于我们太阳系内外其他世界的新数据——都重新激发了地外生物学的热情。但对弗里德曼来说,关于地球的事实永远是第一位的。遥远的行星激发着推测,但地球也一样,因为目前我们可以在这里检验关于在哪里寻找生命的直觉是否与大自然的实际结果相符。当搜寻深入到微生物时,地球的许多地方仍未被探索。弗里德曼说:“我确实相信研究地球样本更好。它们是真实的。它们就在这里。”
隐生内生岩生物毫无疑问地存在于地球上。要真正了解它们,弗里德曼必须在它们的自然环境中研究它们。他的南极之旅——迄今已有17次——通常从麦克默多站开始。直升机将研究小组载过一排又一排的雪山,进入冰冻的荒野——对弗里德曼来说,这是地球上最美丽的景观之一。他们搭起帐篷,用小炉子做饭,但没有暖气。保存食物不是问题;它会保持冰冻。几周内,团队成员进行观察,寻找微生物群落,并设置仪器记录数据,直到下一个团队回来,通常是下一年。弗里德曼说,在南极洲,一切都需要更长时间。在刮风的日子里,你尽量不要暴露太多皮肤;你的血液可能永远无法恢复。在相对温和的日子里,你可能会摘下手套摆弄仪器,直到手指麻木。
弗里德曼通常很高兴能完成手头75%的工作——即便如此也需要细致的准备。他说,你必须提前计划,在夏天订购来年所需的一切。在极度寒冷中,塑料经常会断裂,金属部件也会冻结。他指出,如果你设置了一个仪器来记录数据,明年回来发现出了问题,你就损失了两年的研究:当没有数据记录时,需要第二年诊断问题,获取新部件,然后返回南极洲进行维修。
起初,弗里德曼像执行太空任务一样设置数据采集程序;他别无选择。太阳能仪器,配有笨重的铅酸电池作为备用电源,将数据从他偏远的研究地点传输到极地轨道卫星;法国的一个跟踪站将数据下载到图卢兹。他说:“这一切都极其昂贵。现在我们有了非常小的数据记录仪——它们比鞋盒略大一点——拥有令人难以置信的内存;它们非常便宜。每年我们必须检索数据;我们去那里更换内存。这些小型密封盒子里的锂电池提供了保存数据七年所需的所有电力。多亏了这些数据记录仪,我们能够持续记录毫米级气候。弗里德曼、他的学生和同事们在戈壁、阿塔卡马和内盖夫沙漠设置了这些设备。弗里德曼补充说,他们的数据是独一无二的:肯定没有人会如此密切地、如此长时间地监测我们星球上偏远岩石的健康状况。弗里德曼夸耀道,我们从南极洲获得了实验岩石——一块单体岩石——最好的测量数据,长达六年的连续测量。”
所有这些关注的焦点看起来几乎有些滑稽——一块咖啡桌大小的软棕色砂岩巨石,每隔几毫米就嵌入了传感器。一堆彩色电线将它们连接到数据记录器,就像一个病人连接到监视器一样。每五分钟,设备就会测量光照强度、水和雪的存在与否、温度和湿度等因素。
凭借如此详尽的野外观测以及实验室实验,弗里德曼的研究团队已经非常准确地计算出了内生岩生物的生产力——也可以说是岩石内部的作物产量。它们光合作用产生的碳大部分都流失了。其中一部分必须用于细菌为对抗侵袭而产生的冰晶蛋白质;这些蛋白质随后会从它们的细胞膜中渗出。最终,这些微生物的效率只有0.025%,每年每平方米仅保留3毫克的碳——简直是九牛一毛。在经历了所有辛劳之后,它们几乎没有剩余的生长能力。
总而言之,这是一种糟糕透顶的生活。弗里德曼说,这些生物真的生活在生与死之间的“ limbo ”状态。夏季的阳光如此宝贵,无论是否准备好,它们都必须利用。如果风将岩石吹向不同的角度,对于稍微多了一些阴影的微生物来说,可能就是死期。随着岩石风化和剥落,这种侵蚀主要是由生物本身引起的,暴露的微生物不得不更深地爬入岩石内部。
永久冻土中发生的事情远未被完全理解。弗里德曼和俄罗斯科学院的地微生物学家丽莎·里夫金娜已经开始了一些关键实验。为了让从永久冻土中提取的微生物在他的实验室里像在西伯利亚一样不舒服,弗里德曼购买了不寻常且昂贵的培养箱。它们看起来有点像面包烘焙机,但它们是冷却而非加热样本,并将温度精确到百分之一度。结果出来得非常缓慢,时间尺度更偏向地质而非生物,以至于里夫金娜已经回家六个月了。
弗里德曼想知道,这些普通的细菌是如何在如此非凡的环境中生存下来的。被迫进入零度以下栖息地的细菌通常会进入休眠状态:它们将新陈代谢活动降至非常低的水平。多年后,如果解冻,许多细菌可以复活。但经过数百万年则不行。
弗里德曼说,即使冷冻,微生物也无法永远存活。辐射——无论是来自岩石中的放射性还是从天而降的宇宙射线——都会损害细菌DNA,并且在数百万年内几乎肯定会杀死微生物。另一个风险涉及氨基酸结构的变化,这是一种称为外消旋化的自发扭曲。氨基酸可以存在左旋或右旋版本,但活细胞只使用左旋版本。如果细胞完全休眠,它无法修复自发翻转为右旋形式的蛋白质,这些有害错误会累积起来。300万年后,一个复活的细菌会发现自己的蛋白质不再起作用。
因此,弗里德曼认为,即使在永久冻土的温度下,也必须存在非常低水平的新陈代谢过程,至少用于DNA修复和替换旧氨基酸。测量新陈代谢的公认方法是向微生物培养物中添加放射性碳,并测量它们在孵育数小时后吸收了多少。然而,在永久冻土的温度下,细菌需要数月才能摄入可检测的量。弗里德曼的团队通过投资购买考古学家用于碳测年的昂贵、高灵敏度碳14探测器来解决了这个问题。它大部分时间都放在实验室工作台上,直到细菌积累足够的碳14——然后这个高级工具就物尽其用了。它表明,即使在零下4度,细菌仍然有新陈代谢。
新陈代谢也需要水,这种温度下的水是一种稀缺资源。弗里德曼解释说,液态水之所以存在,是因为永久冻土并非固态冰。附着在土壤颗粒表面的水膜会抵抗结晶。他说:“有一层非常薄的未冻结水,显然这就足够了。”这些细菌依靠冰壳下泥土微粒上扩散的水,维持着它们绝望的、维持生命的化学活动。它们所做的不过是修复外消旋化和辐射造成的损害。它们不繁殖,只是在冰河时代匆匆流逝、山脉逐渐缩小的时候,静静地存活。
弗里德曼对极端栖息地的研究越多,一种熟悉的微生物面孔就越是频繁出现——一种名为蓝藻(Chroococcidiopsis)的蓝细菌。当弗里德曼在他的佛罗里达实验室中在室温下培养它时,它生长旺盛,但在自然界中,它几乎从不安家在温和的栖息地,甚至避开极端微生物喜欢的极端条件。它似乎通过承受超越极端的痛苦,寻找一个可以独处的地方。
蓝藻是第一个出现在内盖夫沙漠的生物;它也是弗里德曼夫妇从沃尔夫·维什尼亚克的南极岩石中分离出来的第一个生物。在北冰洋埃尔斯米尔岛(靠近对极)的岩石中,弗里德曼再次发现了它。蓝藻出现在非洲、澳大利亚、加利福尼亚、墨西哥和亚洲的炎热沙漠中。在意大利阿尔卑斯山、落基山脉以及世界各地的山脉中,弗里德曼在这些风吹山顶再次发现了它。他说:“如果你看到其他活着的生物,那环境就太友好了。”在室温下,漂浮在显微镜下的一滴水中,这种“该死的”细菌看起来舒适而美丽。从内盖夫沙漠一块岩石中分离出来的一种菌株的细胞,闪烁着半透明的绿色虹膜般的光泽。但当水分蒸发后,它们的身体会萎缩成更小的软糖状。在这种状态下,细菌可以抵抗干燥数十年。
炎热和寒冷,高山和低谷——你可能会期望在每个极端环境中找到不同的微观贱民,就像你在两极找到企鹅,在沙漠中找到骆驼一样。然而,有一种类型,始终如一地赢得大奖——在炎热沙漠中最佳幸存者,在寒冷沙漠中最佳,在盐碱环境中最佳。蓝藻很可能是地球上最顽强的光合生物。那么,它为什么不住在宜人的地方呢?这些悲惨而又天生顽强的生物,为什么不从沙漠中崛起,从山顶下来,摆脱冰雪的束缚,接管这个星球呢?
对于一个奇怪的现象,弗里德曼给出了一个奇怪的解释:像蓝藻这样的微生物,曾一度在地球上大量繁殖。弗里德曼说,这种蓝细菌在大约20亿年前相当普遍;我们相信这是现存最原始的蓝细菌。他认为,在最早的时期,也就是我所说的“美好旧时光”,当生命在地球上起源时,问题是如何在有时恶劣的条件下生存:太热了,太这样了,太那样了。但有一点是不存在的:食物匮乏。所以不存在竞争。竞争后来才出现,当不同类型的生物出现时。有些生物比其他生物更适应某些条件,那些更专业的生物将不那么专业的生物挤出了好的生态位。因此,即使在今天,仍然有一些生物——比如蓝藻——一方面表现出对各种环境条件令人难以置信的耐受性,另一方面却似乎缺乏竞争能力。它们不是积极的竞争者;它们只是幸存者。它们被推向了生存的极限,在那里没有人愿意与它们竞争。
弗里德曼推测到这一点时,另一颗星球——火星,竟然——很方便地成为完成这个故事的工具。地球上生命的间接证据(岩石中保存的、仅由生命产生的有机化合物)可以追溯到至少38亿年前。然而,大多数人认为,生命不可能在地球表面出现,直到大约40亿年前,当时大规模的陨石雨仍在蒸发海洋。随着关于成熟细胞生命存在的证据越来越接近40亿年,进化生物学家们不禁思考,是否有足够的时间让这样的生命从基本的有机分子中产生。
也许生命在地球表面出现之前,它起源于其他地方。有人提出它始于地球深处,在那里它仍然丰富,后来才移到地表。弗里德曼更倾向的另一个建议是,它从另一个星球现成而来。火星比地球小,离太阳更远。因此火星冷却得更早。弗里德曼说:“可能适合生命出现的条件在火星上比在地球上更早发生。而且由于火星的重力比地球弱,所以从火星到地球的物体比反过来更容易旅行——比如一颗从火星表面崩落的陨石。所以如果我们假设生命起源于火星并来到地球,”弗里德曼继续说,“那么我们就有更多的时间来解释生命的起源。”
在太阳系形成初期,当巨大的陨石频繁撞击行星时,相当一部分火星物质可能在数月内到达地球,其中一些可能已被火星微生物感染。(虽然撞击会使地面中心的岩石汽化,但它也会将外围物质抛入太空,而不会对其造成太大伤害。)假设,此刻,微生物正乘坐其中一块岩石,可能在岩石内部。在如此短的时间内,DNA几乎不会受损,因此它们可以在寒冷的太空真空中简单地关闭代谢引擎。小型陨石上的细菌会随着它们的“宇宙飞船”在地球大气层中燃烧而死亡,而大型陨石则会在撞击时爆炸。但中型陨石会被大气层轻轻减速,其核心不会变得太热,并且会相对柔软地撞击地面。乘坐这些撞击物的细菌很可能在着陆中幸存下来:这些陨石也有在空中解体的习惯,碎片会将微生物分散到大片区域,就像星际种子荚一样。
生命在太空中传播的奇特想法——被称为泛种论——已经流传了几十年。最初,它被提议为星际接种,但现在研究人员开始认真思考一种局部的、火星到地球的版本。为了完成旅程,微生物必须是坚韧的通才。因为它很顽强,它可以在太空中持续数月,一旦落在新星球上,通才几乎可以在任何地方茁壮成长。相反,如果特化生物在旅途中幸存下来,除非它们幸运地降落在它们喜欢的地方,否则它们很快就会死亡。弗里德曼的设想在这里形成了完整的循环:在地球上,他正是在原始的、现在已经被淘汰的微生物(如蓝藻)中看到了这些品质。也许,在更广阔的宇宙时间和空间中,类似的悲惨幸存者根本不是悲惨的,而是主要的生命类型,从一个星球跳到另一个星球,甚至在灾难有时清除障碍时来回穿梭。
将地球上的生命归因于如此戏剧性的起源,证据不足,弗里德曼也并非该观点的倡导者。要证明这一点,除其他外,还需要在火星上发现生命——或者至少从冰冻的永久冻土中的微生物中提取出分子。还有其他值得探索的变体。地外生物学家正在试验用于探测其他行星上深层微生物的洞穴探测机器人。一些人建议从木卫二的冰冻海洋中收集冰块,并测试它们是否含有有机分子。
这些想法中的任何一个都可能实现。今年七月,如果一切顺利,“探路者”探测器将登陆火星,在未来十年内,其他航天器也将随之而来,携带旨在寻找生命的新实验。弗里德曼叹了口气说:“我清楚地记得,在‘海盗号’计划期间发生了什么。关于应该采用哪个计划,有很多玩笑和内讧。这次,”他说,“我不会和我的同事们争论这个问题。这真的不重要。我的猜测和别人的猜测一样好,也许我们所有人都对了,也许我们所有人都错了。每个人都在赌一些东西,谁会赢——谁知道呢?”














