外层空间生物的存在
由于拥有超低极限,超级细菌也是太空旅行的理想候选者。微生物学家已经开始探讨,最坚忍的微生物是否有可能飘离地球,借由平流层的风力被送至真空的太空中,最后落脚繁殖于火星地表。反之亦然,原产火星的微生物是否也能在地球上聚生。这就是“有生源说”(panspermia)24的源头,一度被视为荒诞不经,如今可能性却大增。
同时,长期寻找其他星球生命证据的太空生物学家,也因超级细菌而重新燃起希望。另外一项鼓舞,则来自发现地下自养微生物生态系统(subsurface lithoautotrophic microbial ecosystems,简称SLIMEs)25,这个奇特的群落是由细菌及真菌组成,栖息在地表下火成岩的矿物粒空隙中。它们生长于地下3公里或更深的地底,能量来自无机化学物。不需要一般动植物(指依赖阳光获取能源的动植物)所产生的有机物质,因此SLIMEs完全可以不靠地表来生存。也因此,即使我们所知的生物都绝种了,这些地下穴居的微生物还是可以继续生活。时间足够久的话,例如10亿年之后,它们很可能会进化出能够移居地表的新物种,重新组合出大灾难降临前由光合作用所推动的生物世界。
对于太空生物学家来说,SLIMEs最重要的意义在于,它们大大提高了其他星球也有生命的可能性,尤其是火星。26在火星那红色的地表深处,可能正栖息着SLIMEs或是相当于它的外层空间生物。火星在早期还有水的年代,有河流和湖泊,可能还有时间进化出火星自己的地表生物。
根据一项最新估计,从前火星上的水量足以覆盖整个火星表面达500米深。其中有些(或者大部分)水分,可能还保存在永冻层中,被我们的登陆小艇所观察到的尘土遮蔽着,又或者,在火星地表的深处仍然保存着液态水。但是有多深呢?物理学家相信火星内部的热能足以维持液态水的存在。这些热能来自衰变中的放射性矿物,以及最初由小的宇宙碎片组合成火星时所残留的重力热(gravitational heat),还有较重元素下沉以及较轻元素上升的变化所产生的重力能(gravitational energy)。最近有一项综合多因素的模型显示,在火星表层的地壳中,每深入地下1公里,温度就提高约2摄氏度。据此推算,水分在距离地表数十公里处就会液化。但是有些水分还是可能不时从含水层冒出来。2000年,人造卫星以高分辨率的摄影机扫描火星,发现上面有小型侵蚀谷的痕迹,可能是最近几百年甚至几十年前,因水流冲刷而留下的。
如果真有火星生物,不论是自己源起,还是源自地球来的太空物体,其中必定包括嗜绝生物,因为有些极端微生物是生态上完全独立的单细胞生物,有办法在永冻层甚至更下方的地层中存活。
太阳系里另一个可能有外层空间生物的地方,可能是木星的第二颗卫星木卫二(欧罗巴)。木卫二为冰层覆盖,地表有长长的裂缝,并布满了陨石撞击的凹坑,显示地表下可能有咸水海洋或是掺和泥浆的冰层。证据显示,木卫二内部确实很可能存在热量,热量则来自和邻近的木星、木卫一(艾奥)及木卫四(卡里斯托)发生引力拉扯所致。主要冰层也许厚达10公里,但是和涌出液态水的较薄地区相交错,而这里的地层薄到能形成一片如冰山般的平板。类似SLIMEs的自养生物是否会因此漂流到木卫二的地下海洋中?对于行星学家和生物学家来说,这点显然很有可能,值得仔细观察研究。而且也足够实际,值得去测试——如果我们的探测器能够缓缓降落,探勘涌水的地表裂缝,并钻探覆盖其上的薄冰层的话。
第二号候选者,是条件稍微逊色的木卫四,也就是距离木星最遥远的一颗大卫星,它的冰冻地壳可能厚达96公里,而下方的咸水海洋可能藏在19公里的深处。
在地球上,最接近想象中的木卫二和木卫四海洋的地方,则是南极洲的沃斯托克湖(Lake Vostok)。沃斯托克湖的面积和安大略湖相当,深达460米,位于南极大陆最边远的南极洲东部冰层(East Antarctic Ice Sheet)底下约3公里处。它的年代起码有100万年之久,一片漆黑,压力极强,而且与其他生态系统完全隔绝。如果说地球上有什么环境是不毛之地,那必定非沃斯托克湖莫属。然而,在这个隐蔽的小世界里仍然有生物。科学家最近钻探采集到深达180米、接近沃斯托克湖的冰河样本。最底层的样本中,含有一小撮各种各样的细菌及真菌,几乎可以确定是由其下的湖水而来。钻头并未伸入更深的液态湖水中。因为科学家担心会污染这片地球上仅存的原始生境。沃斯托克实验虽然没能告诉我们太多关于外层空间生物存在的可能性,却是一个探索未知世界的前驱,类似21世纪很可能会施行的火星及木卫二和木卫四的探测计划。27
假设外层空间的自养生物和地球上不需要借助阳光而起源的生物一样,它们是否也可能在如地府般黝黯的环境中,形成某种形式的动物?提到这个,令人马上联想起甲壳类动物滤食微生物,然后是体型较大、像鱼类的动物则追逐着甲壳类动物。最近一项地球上的发现显示,像这样独立进化出复杂生命形式的过程,确实有可能发生。
罗马尼亚的莫维尔洞窟(Movile Cave)已经与外界隔绝了起码550万年。这段时间,它内部显然还是能从交叠的岩石缝隙中得到氧气,但是没有接收任何来自外界的有机物质。虽说世界上大部分洞穴里的奇怪生物,起码都有一部分能源是来自外界,但是这种情况绝不可能发生在莫维尔洞窟。这儿的能源基础为自养细菌,它们能代谢岩石中的硫化氢。以这些细菌为食和彼此为食的动物,不少于48种,当洞窟开挖后,其中33种动物还是科学上的新种。里面的微型草食动物,相当于外界吃食植物为生的动物,包括潮虫、弹尾虫、马陆及蠹虫等。专门猎杀这些微型草食动物的肉食动物,则有拟蝎类、蜈蜙及蜘蛛等。这些构造较复杂的生物,是源自洞窟被封闭前进入其中的生物。28
另外一个例子,虽说并未完全和外界隔绝,但同样是有如阴间地府般黝黯的体系,那就是位于墨西哥南部塔巴斯科(Tabasco)的恰帕斯(Chiapas)高地边界的灯屋洞穴(Cueva de Villa Luz)。这儿也是一样,能源基础在于自养细菌的新陈代谢。这些细菌附着在洞穴内壁上,一层又一层,靠着硫化氢过活,同时也供养各种各样的小型动物。
关于生物分布的研究,可以从地球生态系统里物种繁殖以及相互适应的各种方式中,找出许多基本的模式。第一,也是最基础的原则是,只要是有生命存活的地方,不论是地表或地层深处,都能找得到细菌和古生菌的踪迹。第二,只要有容得下蠕动或游动的空间,小型原生生物及无脊椎动物便会入侵,来吃食微生物以及彼此相残。第三,空间愈大,生活其中的最大型动物的体积也愈大,空间范围可以一直扩大到最大的生态系统,例如草原或海洋。最后一点,生物多样性最高(以物种数来衡量)的栖息地,是终年日光能源最丰富的地区,是冰雪最少的地区,是地理环境最多变的地区,同时也是长期气候最稳定的地区。因此,位于亚洲、非洲和南美洲的赤道热带雨林,拥有数量最多的动植物种类。
且不论规模大小,所有地方的生物多样性(biodiversity)都可以归并成三个层次。最上层的是生态系统,例如雨林、珊瑚礁及湖泊等。其次为物种(species),它们是组成生态系统的成分,从海藻到凤蝶,到海鳗,到人类。最下层则是各种各样的基因(gene),它们是每个物种中个体的遗传组成。