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为了解开细菌寿命之谜,科学家展开500年接力研究计划

2019-11-27来源:万链之家

细菌的寿命多长目前没有人知道,为了要揭晓真相,必须要等到2514年以后,经过几代科学家毕生研究都可能看不到的结果。例如著名的沥青滴漏实验、希望通过观察大肠杆菌的进化实验来揭晓生命谜题。科学家们在这漫长的岁月里能有多少次机会,用毅力跟寿命,成功解开生命密码呢?

为了解开细菌寿命之谜,科学家展开500年接力研究计划

岁月如梭,有些科学家,耗费一生精力埋首于一项研究。但有些研究,为揭晓真相,一生甚至太短,需要穷尽几代,或几个世纪的科学家心血来研究。假设一切顺利,保存在苏格兰一个木箱里的玻璃瓶内,一些细菌样本将会在遥远的未来解开科学家的疑团,然而,实验结果非你我可以见证,实验的最终目标设定在2514年。

当然2514年,苏格兰爱丁堡大学未必健在,但在2014年,爱丁堡大学着手研究细菌的寿命之谜。过去多年,关于细菌的寿命,科学家一直无法得出准确说法,只能证实在某些环境下,细菌会加速繁殖,或迅速死亡。理论上,细菌的寿命能上千百年,因此,要知道答案,实验的时间就需要超越人类的寿命界限。

为了解开细菌寿命之谜,科学家展开500年接力研究计划

爱丁堡大学

500年研究计划,每24年观察一次

德国微生物学家拉尔夫莫勒负责策划这项长达500年的研究计划。800个密封玻璃瓶内,保存着包括名为Chroococcidiopsis的藻菌和另一枯草杆菌。当中有一半玻璃瓶以铅遮蔽,以保护细菌样本的DNA免受外界辐射影响。另外,由于不可能预设一套适用500年和万无一失的完整对策,在伦敦自然历史博物馆还设有一组相同的备份实验。

为了解开细菌寿命之谜,科学家展开500年接力研究计划

一切准备就绪,研究人员会在前24年每隔一年观察一次,其后475年则每隔25年观察一次,并重复评估,测试细菌的生存能力和DNA受损程度,而该实验刚在去年底公布了第一组数据,顺利迈出了第一步。

用40年换得一滴沥青

当然,在拉尔夫莫勒和他的研究团队之前,历史上也有其他雄心万丈,致力于长期实验的科学家,实验内容更可谓别开生面。例如在1927年,物理学家托马斯·帕内尔就创立了著名的沥青滴漏实验。常见于铺设路面的沥青,在室温下看似坚固,而且可以用锤子轻易打成碎块,但在理论层面,沥青其实是一种粘度比水高出1000亿倍的流动液体。

为证明沥青确实拥有超高粘性的流动性,并作为世界上最粘的已知流体,托马斯·帕内尔先将加热的沥青放在一个底部封住的玻璃漏斗里,让其冷却固定3年之后,就剪开漏斗底部的封口,正式开始实验,让沥青“慢慢”从漏斗中滴出。慢到一个让人难以置信的速度,因为第一滴沥青从漏斗掉落之时,已经用了8年时间。而收集其后的5滴沥青,又再等了超过40年。

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由于漏斗被保存于一般的展示柜,沥青的流动速度会随着温度和季节变化而改变。实验至今已经近90年,只收集了9滴沥青,可谓每滴都是岁月的证明。上一滴沥青则来自2014年4月,据实验团队估计,下一滴将会在2020至2030年出现。

由于耗时漫长,这个列入吉尼斯世界纪录持续时间最长的实验室实验,至今已交由好几代科学家团队接力。在托马斯·帕内尔过世之后,约翰·梅恩斯通教授在1961年继承了其工作,监控这项研究长达52年。不过,他们都在漏斗上的沥青滴完之前辞世,无缘见证最终成果。

已到第70500代大肠杆菌,没有终止研究的一天?

横跨世纪的科学实验,从来不在少数。当遇到成功案例,则更令人鼓舞。譬如说,密芝根州立大学就持续进行一场耗时数以十年的大肠杆菌实验。微生物学家理查·兰斯基自1988年2月起进行这项研究,观察大肠杆菌如何在世代繁殖间出现变异和进化。由于大肠杆菌繁殖速度极快,就像观察超高速的进化一样,目前已到第70500代。

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不过,理查·兰斯基透露,他最初并没考虑到这么遥远,以为只会是一个持续几年的实验。当研究一筹莫展之际,他甚至考虑就此结束实验。大肠杆菌实验一直进行到2003年,理查·兰斯基及其团队终于发现,经过突变进化后,大肠杆菌会产生一种吞食柠檬酸的能力,成为其中一个令人惊讶的意外收获。

有些长期科研实验,需要政府或私人机构提供长期经费支援。而拉尔夫莫勒的500年长期微生物学实验,耗时虽久,但在人力和经费上所需不多,因为它只需要一名研究人员每隔25年进行一次研究。

但破天荒的漫长研究,还是有一些前提,不但研究者需要心态乐观。首先,是人们在这几百年期间并没有遗忘或荒废这项研究。另外,亦意味着在未来的5个世纪,并没有爆发世界大战,而科学始终是人类社会的主流,得以稳定发展,拥有足够的资源将实验延续。

而到时候,无论是拉尔夫莫勒以及这群来自英、德、美国的科学家团队,都早已过世。但拉尔夫莫勒当下认为,实验折射了人类之于生物体系中的短暂,以及科学家的谦卑精神。这个星球上的生命,往往都不能够用人类标准来观察,以至丈量。

小编觉得要解读生命的意义和生命的密码,是一项远远超出人类寿命的工作。

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