最终,真核生物学会了一个更加奇特的技巧。这花了好长时间——大约十亿年——但当它们掌握了它时,这是一个好技巧。它们学会了共同形成复杂的多细胞生物。由于这项创新,像我们这样庞大、复杂、可见的实体才成为可能。地球准备好进入其下一个雄心勃勃的阶段了。

但在我们对此过于兴奋之前,值得记住的是,正如我们即将看到的,世界仍然属于非常微小的生物。

《万物简史》

第20章:小世界

对你的微生物产生太个人化的兴趣可能不是个好主意。伟大的法国化学家和细菌学家路易·巴斯德曾如此专注于它们,以至于他习惯于用放大镜仔细审视放在他面前的每一道菜,这个习惯想必没有为他赢得多少再次受邀共进晚餐的机会。

事实上,试图躲避你的细菌毫无意义,因为它们始终在你身上和周围,数量是你无法想象的。如果你身体健康,并且在卫生方面保持一般勤勉,你肉质的平原上就会有大约一万亿个细菌组成的“牧群”在吃草——每平方厘米的皮肤上大约有十万个。它们在那里是为了享用你每天脱落的大约一百亿片皮屑,以及从每个毛孔和裂缝中渗出的所有美味的油脂和强化的矿物质。对它们来说,你就是终极美食广场,还附带了温暖和持续移动的便利。作为感谢,它们给了你体味。

而这些还仅仅是栖息在你皮肤上的细菌。还有数以万亿计的细菌藏在你的肠道和鼻腔里,附着在你的头发和睫毛上,游弋在你眼睛的表面,钻蚀你牙齿的珐琅质。仅你的消化系统就寄居着超过一百万亿个微生物,至少有四百种类型。有些处理糖类,有些处理淀粉,有些攻击其他细菌。令人惊讶的是,有相当数量的细菌,比如无处不在的肠道螺旋体,根本没有任何可检测到的功能。它们似乎只是喜欢和你在一起。每个人的身体由大约10千万亿个细胞组成,但却有大约100千万亿个细菌细胞。简而言之,它们是我们的一大部分。当然,从细菌的角度来看,我们只是它们相当小的一部分。

因为我们人类足够庞大和聪明,能够生产和使用抗生素及消毒剂,所以很容易说服自己,我们已经将细菌驱逐到了存在的边缘。别相信这个。细菌可能不建造城市,也没有有趣的社交生活,但当太阳爆炸时,它们仍将存在。这是它们的星球,我们之所以能在上面,仅仅是因为它们允许我们存在。

永远不要忘记,细菌在没有我们的情况下生存了数十亿年。而我们一天也离不开它们。它们处理我们的废物并使其再次可用;没有它们勤奋的啃噬,任何东西都不会腐烂。它们净化我们的水源,保持我们土壤的生产力。细菌在我们的肠道中合成维生素,将我们吃的食物转化为有用的糖和多糖,并与溜进我们食道的异种微生物作战。

我们完全依赖细菌从空气中捕捉氮,并将其转化为对我们有用的核苷酸和氨基酸。这是一项巨大而令人欣慰的壮举。正如马古利斯和萨根指出的,要工业化地做同样的事情(例如在制造化肥时),制造商必须将原料加热到500摄氏度,并将其压缩到正常压力的三百倍。细菌一直毫不费力地做到这一点,谢天谢地,因为没有它们传递的氮,任何更大的生物都无法生存。最重要的是,微生物继续为我们提供我们呼吸的空气,并保持大气的稳定。微生物,包括蓝细菌的现代版本,提供了地球上大部分可呼吸的氧气。藻类和其他在海洋中冒泡的微小生物每年排放出大约1500亿公斤的氧气。

而且它们繁殖能力惊人。其中最活跃的一些能在不到十分钟内产生新一代;引起坏疽的可恶小生物产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)能在九分钟内繁殖。以这样的速度,一个细菌在理论上两天内产生的后代数量比宇宙中的质子数量还要多。“只要有充足的营养供应,一个细菌细胞一天就能产生280万亿个个体,”比利时生物化学家、诺贝尔奖得主克里斯汀·德·迪夫说。在同一时期,一个人类细胞几乎只能完成一次分裂。

大约每百万次分裂,它们会产生一个突变体。通常这对突变体来说是坏运气——改变对生物体来说总是有风险的——但偶尔,新的细菌会获得一些偶然的优势,比如能够躲避或抵抗抗生素攻击的能力。伴随着这种快速进化的能力,还有另一个更可怕的优势。细菌共享信息。任何细菌都可以从任何其他细菌那里获取遗传编码片段。基本上,正如马古利斯和萨根所说,所有细菌都在一个单一的基因库中游泳。细菌世界中任何一个区域发生的适应性变化都可以传播到任何其他区域。这有点像人类可以去向昆虫获取必要的遗传编码来长出翅膀或在天花板上行走。这意味着从遗传的角度来看,细菌已经变成了一个单一的超级有机体——微小、分散,但不可战胜。

它们会在你洒、滴或抖落的几乎任何东西上生存和繁衍。只要给它们一点水分——比如你用湿布擦拭台面时——它们就会像凭空创造出来一样绽放。它们会吃木头、壁纸里的胶水、硬化油漆中的金属。澳大利亚的科学家发现了名为Thiobacillus concretivorans的微生物,它们生活在——实际上,没有就不能活——浓度足以溶解金属的硫酸中。一种名为耐辐射微球菌(Micrococcus radiophilus)的物种被发现在核反应堆的废料罐中快乐地生活着,大口吞食着钚和其他任何存在的东西。一些细菌分解化学物质,而据我们所知,它们从中根本得不到任何好处。

它们被发现在沸腾的泥浆池和苛性钠湖中生活,在岩石深处,在海底,在南极洲麦克默多干谷隐藏的冰冷水池中,以及在太平洋下七英里深处,那里的压力是地表压力的一千多倍,相当于被五十架巨型喷气式飞机压扁。它们中的一些似乎几乎是坚不可摧的。据《经济学人》报道,耐辐射奇异球菌“几乎对放射性免疫”。用辐射轰击它的DNA,碎片会立即重新组合,“就像恐怖电影中不死的生物爬行的肢体一样”。

也许迄今为止发现的最非凡的生存案例是一种链球菌,它从一个月球上放置了两年的相机密封镜头中被回收。简而言之,很少有细菌不愿意生存的环境。“他们现在发现,当他们将探测器推入海洋喷口,那里的温度高到探测器实际上开始融化时,即使在那里也有细菌,”维多利亚·贝内特告诉我。

在20世纪20年代,芝加哥大学的两位科学家埃德森·巴斯廷和弗兰克·格里尔宣布,他们从油井中分离出了生活在两千英尺深处的细菌菌株。这个概念被认为是根本荒谬的——两千英尺深处没有什么可以赖以生存的——五十年来,人们一直认为他们的样本被地表微生物污染了。我们现在知道,地球深处生活着大量微生物,其中许多与有机世界毫无关系。它们吃岩石,或者更确切地说,吃岩石里的东西——铁、硫、锰等等。它们也呼吸奇怪的东西——铁、铬、钴,甚至铀。这样的过程可能有助于富集金、铜和其他贵金属,甚至可能形成石油和天然气矿床。甚至有人提出,它们不知疲倦的啃噬创造了地壳。

一些科学家现在认为,在我们脚下被称为地下岩石自养微生物生态系统(简称SLiME)的地方,可能生活着多达100万亿吨的细菌。康奈尔大学的托马斯·戈尔德估计,如果你把地球内部所有的细菌都取出来倾倒在地表,它们将覆盖地球表面达五英尺深。如果这些估计是正确的,那么地下可能比地表有更多的生命。

在深处,微生物体积缩小,变得极其迟缓。其中最活跃的可能每世纪才分裂一次,有些甚至可能每五百年才分裂一次。正如《经济学人》所说:“长寿的关键似乎在于不要做太多事情。”当环境真的很艰难时,细菌会准备关闭所有系统,等待更好的时机。1997年,科学家们成功激活了一些在挪威特隆赫姆一个博物馆展览中休眠了八十年的炭疽杆菌孢子。其他微生物在从一个有118年历史的肉罐头和一个有166年历史的啤酒瓶中被释放出来后,也重新恢复了生命。1996年,俄罗斯科学院的科学家们声称复活了在西伯利亚永久冻土中冻结了三百万年的细菌。但迄今为止,关于耐久性的最强记录是由宾夕法尼亚州西切斯特大学的罗素·弗里兰及其同事在2000年提出的,当时他们宣布复活了名为Bacillus permians的2.5亿年前的细菌,这些细菌被困在新墨西哥州卡尔斯巴德地下两千英尺的盐矿中。如果真是这样,这种微生物比大陆还要古老。