在瑞士地底深处寻找生命的起源

  如果有人从瑞士瓦莱州Kāi车驶向瑞士南部提契诺州的Nufenenpass山口,都会经过这里,但几乎没有人会Zhù意Dào这里有一个隧道入口。它有一个好听的名字“Finestra di Bedretto”,意思是大山的窗口。

  这条隧道最初是作为通往15.38公里长的富尔卡基础隧道(Furka-Basistunnel)的通道而建的,富尔卡基础隧道的Zhòng要作用之一,是Shí现了用火车将汽车从东部运到西部的梦想,Wèi开车的人节省了很多时间和车程。而现在,Cara MagnaboscoZé在这个地下1500米的隧道中,探索宇宙中生命的起源。

  为了这个项目,她大约每隔Yī个月就会前往提契诺州,Zài地下实验ShìLǐ这位33岁的地质生物学家看起来像一个修路工人:身穿带反光条的橙色工装,Tóu戴安Quán头盔,肩Shàng背着沉重的Jiù生装置-一个自带氧气瓶的面罩。

  >> 我们曾和Cara MagnaboscoYī起前往联邦理工学院的地下实验室。

  Magnabosco要在隧道里Zǒu上两公里,才能抵达联邦理工学院的地下实验Shì “BedrettoLab”,有了这个救生装置她就能Zài紧急情况下安全撤离隧道。

  隧道里很潮湿很阴凉,在这个圣哥达山脉的隧道中,岩石壁未曾粉刷,四周都是黑Qī漆的岩石,地面Wā凸不平,但有一个良好的通风装Zhì,让人闻不到隧道中本应弥漫的霉味。这是5月的一个星期一,隧道里Hěnān静,只有远处闪烁着点点火花-Yī个工作队正在焊接什么。这下面会有生命吗?我们只能看到水和岩石。

  Magnabosco在圣哥达山脉地下1.5公里的地方寻找着我们星球最古老生命形式存在的依据。为了这一目标,她不仅要下到地球的深处;还经常在暗室的显微镜室里一坐就是几个小时;或Zhě在实Yàn室里准备样品。

  现在她在隧道里,拧开一个水Lóng头,这里连着一条水脉,里面的水是数万年来渗入岩石的水。她采了Shuǐ样,然后又用塑料管刮了刮潮湿的岩石,收集那里的微生物。

  “这个样本中可能有Chéng千上万个微生物,它们从Wèi见过阳光,”她说:“这是一个特别有吸引力的地Fāng。”因为在这里,Zhè些来自地球史前的生命形式被Zǔ隔Zài发生在地Biǎo的一切演化之外。正因如此,这些微生物对寻找宇宙Zhōng的生Mìng起源有着重要意义。

  两个月前,我在苏黎世联邦理工学院地质科Xué系的办公室里第一次见到了Magnabosco,Tā小心翼翼地从一个非常精致的硬纸箱中拿出一块来自阿曼山区的赭色石头,这是她Huò得有志青年科研工Zuò者奖的奖Pǐn:”如果我把它放入水中,我Mén就有了形成生命Zuì重要的成分:水和岩石。”

  但是,生命究竟Shì从什么时候开始的?对此科研人员Yǒu着不同的见解。Duì于生命的定义,取决于你的提问对象:生物学家、化学家还是哲学家。

  作为地质生物Xué的助理Jiào授,Magnabosco的研究课题是找到有生命物质和无生命物Zhì之间的界限。Zài她办公室楼上的实验Shì里,她告诉我们:“我们想搞Qīng楚,哪里可以出现生命,哪里不再会有生命。”在ZhèGè实验Shì里,她和她的学生正在检验从“Bedretto实验室”里带回来的水样。

  Magnabosco提到了她在挪威的斯匹次卑尔根Qún岛、死亡Gǔ和在葡萄牙一个温泉参加各种科Yàn项目的经历。

  在普林斯顿大学-世界上最著名也是最古老De高等教育学府之一-攻博的时Hòu(2011年-2016年),她曾深Rù南非的地下金矿,巨大的升降机以极快的速度呼啸而下,下到地底深处。“噌Cēng噌,”她这样形Róng下降速度,在Zhè个高Sù电梯里,甚至有时会Bǎ一辆巨大的卡车被Yùn下来。

  2019年,MagnaboscoShēnQǐng了ETH地质Shēng物学助理教授(Zhōng身制)职位。她的研究领域完全符合即将建成的生命起源和发展中心(Center for the Origin and Prevalence of Life)的Yào求,Gāi中心计划于今年9Yuè在ETH开Fàng(见信息栏)。

  Magnabosco将与这位瑞士诺贝尔奖获得者Didier Queloz等人合作,Didier Queloz是这个中心的负责人,该中心在苏黎世及其周边地区设有两个办公地点。

  这个新中心是一个跨学Kē的中心,纳入了化学、生物学、地球科学、天体物理学和其他学科的研究工作。

  >> 去年我们Cài访了苏黎世联邦理工学院“生命起源与发展中心”Xiàng目的Chuàng始人Didier Queloz和Sascha Quanz。以下是采访内容。

  Magnabosco的工Zuò是寻找那些大约20亿年前生命出现之初的微生物。对于“在地球45亿年的历史中,微生物是Rú何演变并相Hù影响的”这个问Tí,她的回答是:“这是一种类似于侦探工作”。

  Magnabosco为什么选择在地球的地下寻找生命的起源,而不Shì在太阳也能照耀的其他星球的表面寻找?为了探寻这个问题的答案,我们爬上了Sù黎世地Zhì科学系的屋顶,仰望一下天空。

  “至少我们知道在太阳系Zhōng,大部分行星的表面是不适合生存的,而地下,生命形态则受到了很好的保Hù,令它们不受行星表面可能Chū现的不稳定因素影Xiǎng。

  Magnabosco认为,地球之外Cún在ShēngMìng的几率是有的,她说:”我们所认知的维持生命的基本成分-水和岩石-似乎在其他行星上也是存在的。

  但我们必须Yào放Qì那种地球之外有高级生命-外星人的想Xiàng,Magnabosco说,在其他行星上,我们更有可能发现与微生物相似的生命。在地球上我们已经知道,地下的微生物比地表或海洋中的要多。

  在贝德雷Tuō山谷的隧道里,我们抵达了地下实验室。这里并不是一个房间,而只是隧DàoZhōng比较宽阔De地Fāng。边上有几张桌子,上面有测量仪和电脑,在一个较大的水洞Lǐ,插着几根Gé膊粗的管子。

  Magnabosco在电脑屏幕上检查了一些设置。当然,几乎研究所需的所有数据都可以从苏黎世的实验室读取到,“但我们无法在苏黎世打开或关闭钻孔,也不能从中取样。”所以她大约每两个月就会来一次提契诺州。

  Magnabosco在苏黎世Shí验室的Yī台特殊机器Zhōng对一个装在塑料试管中的水样进行测序,在从“贝德雷托实验室”中抽取的一毫升水中可以Zhǎo到数百至数万个微生物细胞。

  Magnabosco打开了一个泵的开关,细胞留在一张过滤纸上,等滤纸Gàn了以后,她加入一种荧光染料,这些燃料会附着在DNA物质上,在适当的灯光下便能清晰可见。

  微生物的旅程在灯灭了之后就在显微镜

  显微镜的玻璃板上结束了。在屏幕上可以看到的小绿点是细菌和病毒。“虽然数这些DiǎnShì一项很简单的工作,但我们从中能获得非常重要的信息,”Magnabosco眼睛对着显微镜的镜头Shuō。

  DNA是进行基Yīn组设计的基础元素;这些DNA也有能力Zì我复制以制造Chū更多的同类元素。

  但在这种复制中也有可能会出现错误,但这恰恰是Magnabosco寻找的亮点,正是因为复制过程中出现的这种错误才促成了生物体的进化。而只有那些能够经受住最不利Huán境突变的生物Tǐ才会最终存活下来。

  对Magnabosco来说,重要的是,有生命的生物体与星球之间的相互反馈作用,科学上称之为共进化。“我们看一下Dì球的历史,会发现这个星球的演变与它的临近星球有很大区别。而这是因为生物和地球之间的这些反馈作用造成的,”Magnabosco说。

  她用氧气举例说明这种反馈作用,在地球历史的前半段,氧气含量低于测量极Xiàn,也就是说它实际上是不存在的。这一点从岩层的形成轨迹中不难看出。只有在后来Yǒu了光合作用之后,地球上面Xíng成了一Gè大气层,才有了复杂的生命形式。

  我们在隧Dào里曾出现过上气不接下气的情况,这是因为我们急着要赶上开往火车站的邮政大巴,如果错过这一趟,下趟车要3小时以后才来。在Suì道前的简易房中,Magnabosco将连体服放进Zhuāng脏衣服的Sù料袋里,然后Suǒ上了Mén。等待邮政Dà巴的时候,天开始下雨。我们YòuKàn到了石头和水。

  (编译自德文:杨煦冬)

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