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極性不定——幻想和現實中的嗜極生物

文/索何夫

近期太空探索的新發現中，金星大氣光譜中疑似發現磷化氫(PH3)的新聞，一度在天文和生物學的相關圈子里引起了不小的轟動——要知道這種味道糟糕的有毒氣體在地球上通常是那些厭氧微生物無償代謝的產物，而且因為性狀相對不穩定，要維持一定的存量，就必須持續不斷地產生。雖然不乏爭議，但這樣的發現直接導向了“金星存在生命”的兩種可能性。

可能性之一，是卡爾·薩根曾經描述過的，在距金星地表30千米-50千米的高層大氣中存在著數量龐大的微生物。在這一高度上，金星的大氣溫度相對溫和（30攝氏度左右）且氣壓接近一個標準大氣壓，如果撇開暴烈的太陽輻射不談，確實比較適合地球標準下“正常”生物的存在。另一個可能性則是，制造出磷化氫的生物位于金星大氣層的更深處，甚至接近地表的區域有生物存活。雖然那里對于人類而言是不折不扣的地獄：數百度的高溫，足以把探測器壓扁的高壓，活躍的地質活動帶來的遍地熔巖和劇毒氣體；但對許多嗜極生物而言，這樣的環境反倒是它們的樂土。

嗜極生物（Extremophile），通常指的是那些適合（或者需要）在極端環境中生存的生物——當然，這里的“極端”本質上是相對于適合現代智人的生活環境的“極端”。而反過來看，對那些嗜極生物而言，人類的生活環境才是真正“極端”的。如果從最為寬泛的角度上講，“極端環境”涵蓋很廣，從極端的高（低）溫、高壓、真空、高鹽、強酸（堿）、極度干旱、極度貧營養到高輻射，可謂應有盡有。而大多數嗜極生物往往不止能耐受一種極端環境。

不過，值得一提的是，雖然前現代社會中的人類偶爾也會幻想一些在極端環境中生活的生物（比如說“沙羅曼蛇”這種專門生活于火焰中的幻想爬行類），不過，至少在很長一段時間內，對生物學家、生態學家和博物學家而言，地球生物的生存條件都是相對固定、與人類相似的。直到19世紀初，許多海洋學家和魚類學家仍然堅信，深海因為無光和高壓的惡劣環境，也許不可能有生命存在。而堅信在接近水的沸點的溫度下不可能存在生命，或者相信強酸或者強堿、高鹽能殺死幾乎一切活物的人同樣也不少。但沒過多久，隨著探索自然手段的發展，人們開始發現越來越多的嗜極生物的存在，而“能夠適應極端環境的生命”這一概念也隨之被同一時段被新興的各種幻想文學題材，尤其是科幻所廣泛接納，并被一顆顆富于想象力的大腦演繹出了不同的形態。

耐干旱和貧營養環境的生物

對絕大多數人而言，最為常見的廣義“嗜極生物”是那些能夠全面適應高鹽堿、干旱和貧營養條件的荒漠戈壁植被。大致而言，要應對干旱和貧營養環境，大致上的招數無外乎“開源節流”，而大多數戈壁荒漠植物走的是比較常見的“節流”途徑：它們通常退化掉了寬闊輕薄的葉片，在自身表面包裹上一層用于防范水分丟失的蠟質或者角質層，并在肥大的植株組織內大量儲水（這成了“多肉植物”一詞的來源），同時以極為緩慢的生長速度來節省營養消耗。不過，另一部分處于嚴重貧營養環境內、卻有著相對充足的動物蛋白的植物可就不會這么“保守”了：在發現能用那些四處亂跑亂飛的家伙為自己“加餐”之后，這些長在窮山惡水里的家伙接連演化出了各式各樣的捕蟲器，從最常見的豬籠草式陷阱和捕蠅草的“血盆大口”（它們目前已經成了觀賞植物界的“新貴”），到更為驚悚的茅膏菜，可謂花樣百出。

由于相對常見、方便參照現成的樣本進行描寫，再加上頗為契合早期科幻作品“驚悚冒險”的需求，上述這幾類植物的形象幾乎成了早期科幻作品中的“標配”：拿著稀奇古怪的射線槍一路殺過滿是耐旱灌木和仙人掌的外星荒野，或者在遍布饑腸轆轆的食肉植物潛伏的戈壁灘與蠻荒叢林中和各路牛鬼蛇神不要命地火拼，是那個時代的作者們熱衷于描述的場景。

隨著受眾審美水平和精神需求的提高，這類“簡單粗暴”的作品從20世紀下半葉開始便逐漸銷聲匿跡，但它們的影響卻仍然可以在后世的科幻作品中被發現：在《星球大戰》中，在極端干旱、貧營養的塔圖因行星上，半植物生命體“沙拉克”就是其中的經典代表。這種藏在沙漠中的大家伙有著類似海葵的身體，露出地面的漏斗狀大嘴，以及在周圍四處揮舞、尋找獵物的大量卷須（這是早期科幻中“食肉植物”的典型形象）。不過，在經年亢旱的塔圖因沙漠里，它長期生存的“真本事”卻并不是那貪婪的胃口，而是各種“節能減排”的招數：一只沙拉克可以窩在地下幾個世紀一動不動，從而確保能量與水分的損失最小化，而它的成長周期更是長達數千年之久。除此之外，為了隨時確保有足夠的“儲備糧”可以度荒，沙拉克甚至會讓獵物陷入假死狀態，在自己的體內長期儲存。在威脅把韓·索羅丟進沙拉克肚子里時，赫特人賈巴那句“你將花上一千年時間被慢慢消化”并不是空口白話。

當然，雖然沙拉克是個大家伙，但在《星球大戰》系列中還遠算不上是塊頭最大的捕食者。在《帝國反擊戰》中，從霍斯行星倉促逃離的“千年隼”號飛船曾經出現過“羊入虎口”的一幕：為了躲開帝國的搜索，韓·索羅曾經駕駛這艘幸運的小飛船躲進了一顆小行星上的洞穴之中，沒曾想，那座“洞穴”事實上是一只體長超過一千米的太空蛞蝓的消化道。根據電影中的描述，這些巨大的生物專門在各種巖石小天體上打洞居住，幾乎什么都吃，而且非常適應這類天體表面大氣稀薄、溫度極低、干燥缺水的極端環境，可算是條實打實的“硬蟲子”了。

耐低溫和低壓環境的生物

在通常情況下，低溫和低壓（甚至是真空）都是對生命最不友好的環境——這也是為什么食品保鮮手段中，最常見的方式莫過于冷藏和真空保存這兩招。但是，正所謂辦法總比困難多，對于這類環境演化出對抗手段的生物也不計其數。對非嗜極生物而言，在低溫環境下可以采取物理保暖和休眠等條件逃過一劫。而“專業”的嗜低溫生物則有別的辦法——它們細胞膜中的脂類化合物可以有效抵御低溫、確保細胞膜的活性，并在零攝氏度以下的環境中避免細胞液結冰。要知道，細胞液結冰導致的細胞破損是低溫導致的死亡的直接原因。

在目前已知的嗜極生物中，嗜冷生物在地球上的分布同樣很廣，極地冰蓋、冰川、高緯度永凍土乃至極圈內的海水中，都能發現這些天生喜愛冰天雪地的家伙。大多數嗜冷生物都是單細胞原生動物，但也有更復雜的“大家伙”，極地海域中的多種魚類，以及藍鯨最喜愛的食物——南極磷蝦——都名列其中。這些海洋生物體內所富含的抗凍蛋白（Antifreeze Proteins）可以有效地抑制冰晶生長，阻止體液結凍，使得他們可以在零度以下的寒冷海水中繁衍壯大、暢享南極海域得天獨厚豐富的硅藻和其他浮游生物資源，最終成了地球上數量最為龐大（總質量估計超過五億噸）的多細胞動物種群之一。

相較低溫，真空對生命的威脅可比寒冷要大得多。正所謂“巧婦難為無米之炊”，由于一切生物的生存繁衍都必須消耗一定數量的物質，因此在嚴格意義上“嗜真空”的生物是不存在的。但許多生物可以在真空環境下確保極強的生存能力。比如緩足動物門，也就是俗稱的“水熊”的許多品種，就很擅長在進入脫水和休眠狀態后，在接近完全真空和絕對零度的環境中長期生存。而許多細菌所產生的被稱為“芽孢”、有著厚實的外壁和極低含水量的專門休眠體，甚至還能在真空中存活更久?？傊?，對于那些能夠在真空中生存下來的生物而言，脫水與休眠是保命的不二法門！《三體》中的“三體人”將這一招當成對抗三體星系極端惡劣環境的法寶，實在是再合理不過了。

耐高溫高酸環境的生物

話說回來，冰冷和低壓固然難耐，高溫同樣也算不得什么宜人的環境。由于自打學會用火以來，人類就已經習慣性地將極端高溫視為生命的死對頭，因此鮮有幻想作品去刻畫真正的嗜熱生物?！肚陸馉帯分凶≡跉鉁?0攝氏度的星球表面的托倫人，電影《火龍帝國》里那些縱火成性、恨不得把整個地球都烤成灰燼的巨龍，在耐高溫這方面甚至比不上地球上那些真正的“冠軍選手”的零頭。

沒錯，蛋白質在被加熱后容易變性的特點決定了碳基生物普遍怕熱。但別忘了，在生命剛剛經由化學演化過程產生的那段時間里，地球表面的情況與現在相比可是截然不同的。在長達十余億年的時間里，處于“嬰兒期”的地球大氣層內充斥著二氧化碳、二氧化硫、甲烷等溫室氣體，濃密的云層吸收和“鎖定”了大量陽光，地表能看到的太陽雖然顯得昏黃黯弱，但卻悶熱無比，在一定程度上類似于現代的金星。大量嗜熱、嚴格厭氧、依靠代謝硫生存的古菌正是在那個時代最先發展起來的，而且還搶到了地球表面生命形態的“頭把交椅”。但隨著各種能夠進行光合作用的生物開始繁盛，隨之而來的大氧化事件讓這些“原住民”逐漸失勢，許多古菌不得不躲進各類極端環境中茍延殘喘，代表性的環境就包括了酸性溫泉和海底熱泉，以及更加炎熱的地下深處。

通常而言，現存的嗜熱古菌類大多生存在低PH值，富含鐵、硫等元素的高溫水體中，而且一旦脫離高溫環境即難以生存。大量嗜熱菌甚至必須在80攝氏度以上的高溫環境下，才可能進行正常繁殖，而在接近水的沸點的溫度下才會生長繁盛。對它們而言，我們所生活的環境，反倒是一個寒冷到令人生畏的“冰凍地獄”。

順帶一提，除了嗜熱之外，由于生存需要通過代謝硫化物產生能量，許多古菌同樣也是強烈的嗜酸生物。它們大量“扎堆”在諸如黃石公園溫泉或者海底火山口這類不斷翻涌著大量的硫化物——甚至高濃度硫酸——的鬼地方，以便就近享受“盛宴”。而在科幻黃金時代之后，為了進一步塑造異星怪物們的“非人類”感，強化恐怖氣氛，不少出現在太空恐怖片里的外星怪物也開始帶上了嗜酸屬性這個標簽。其中最典型的，莫過于“渾身是酸”的太空恐怖之王——異形。不長眼睛，純粹將殺戮和毀滅作為唯一生存目的，這些掠食者雖然算不得刀槍不入，但與之搏斗的真正麻煩在于，它們的體液全都是強酸性的。在近距離戰斗中，如果開槍打爆一只異形，那么它噴濺出的血液造成的傷害不遜于一枚炸彈。（在熱門即時戰略游戲《星際爭霸2》中，作為蟲族部隊里的專業“爆破手”的毒爆蟲也致敬了這一設定，并且把潑對方一臉強酸當成了主要作戰方式）。雖然詹姆斯·卡梅隆和雷德利·斯科特等人從沒解釋過異形的血液到底是怎么一回事，但它能動輒輕易融化皮肉、燒穿護甲，甚至快速腐蝕武器和工具，顯然是一種高濃度酸性物質，并且還具有強烈黏著性。除此之外，異形傾向于在悶熱、低氧的封閉環境中聚居，從中可以判斷，很可能在某些生物化學層面上，它們與嗜酸嗜熱的微生物具有共同之處。

耐高壓環境的生物

不過，真正被科幻作品所普遍描述的嗜極生物其實并非以上任何一種，而是嗜高壓生物。以高壓環境作為自己故鄉的各路“英雄豪杰”，在科幻作品中的“出鏡率”其實相當之高。而這都得歸功于一件事，那就是人們的“深海情結”。

在好奇太空之前，對人類而言，深海才是最大的“未知”之源。在那些乘坐著簡陋的船只與狂風惡浪搏斗的早期航海人眼里，大海的最深處藏著無數危險的怪物。源自維京人傳說的“克拉肯”和古中國神話故事里的“鯤”，以及來自中東的“利維坦”便是其中的經典形象。而柏拉圖時代留下的、對“亞特蘭蒂斯”的記載更是進一步激發了人們的想象力，即便到了近現代，科幻作家們仍然非常熱衷于描述各種各樣“來自深淵”的訪客。20世紀80年代末，中國引進的第一部大型科幻連續劇《來自大西洋底的人》中，主角麥克·哈里斯就是個“海底文明”的來客。如果非要較真的話，作為一個常年生活在相當于數百個大氣壓的強大壓力之下的深海居民，他顯然算得上是個標準的嗜高壓生物。

當然，能從大海深處鉆出來的可不僅僅是英俊瀟灑的神秘英雄，在更多的時候，冒出來的也可能是《極度深寒》中的章魚怪，抑或是“克蘇魯神話”作品中那些張牙舞爪的“深潛者”，甚至可能是《星球大戰》中潛伏在那布行星大洋深處的桑多水怪和科洛爪魚那種能一口吞下一艘潛艇的龐然大物。但是，以上這些生物其實都算不得嚴格的嗜壓生物。畢竟，它們至少全都有本事隨時調節體內外壓力平衡、并能夠在必要情況下來到一個標準大氣壓的環境下生存。而嚴格意義上，嗜壓生物前往海面以上的世界，就像人類被直接拋入大氣層的最外側一樣可怕。

網絡資訊中，“捕獲深海怪物”常常出現在獵奇話題里。不過，很少有人會意識到，這些可憐的深海魚甚至早在出水之前就已經死了：“海拔高度”的迅速上升造成的壓力驟減對于無法有效調節壓力的魚類而言，無疑是最可怕的“不治之癥”。不僅僅是魚類，長期生存在高壓狀態下的無脊椎動物、微生物通常也無法適應低壓的環境。在一次深?？碧街校^12種在深度5000米發現的革蘭氏陰性菌里，有至少10種在壓力低于20Mpa后就難以繼續繁殖。換言之，幻想作品里一個源自海底的嚴格嗜高壓生物種群如果發展出了文明，并且有踏上宇宙征途的野心。那么，對它們而言，“航天”之路恐怕得分兩步走：首先成功地抵達海洋表面、脫離海水的束縛，然后再突破大氣層和行星引力、真正奔向宇宙，而前者的難度極有可能不比后者更小。

最后，我們不妨突破碳基生命的范疇，把“生命”的定義進一步放開、擴展，來想象一下“嗜極生物”的“嗜極”水準。我們會發現科幻作品里提供的“嗜極”可能還是有很大上升空間的。在《龍蛋》中，那個誕生于中子星的熾熱表面，在一切傳統“生命”都無法生存的高重力、高溫、強電磁環境下欣欣向榮，甚至還能高速發展的迷你文明，就算得上是一群最極端的“嗜極生物”?？v然構成它個體的物質甚至不含任何化學元素（只有中子和自由電子），但在能夠不斷自我復制與發展方面，它們確實是不折不扣的生物。而《水星播種》中那些由納米機器構成的人造水星居民，科幻游戲《灰蠱》里擺脫了人類控制“自立門戶”、由無數自我復制的馮·諾依曼機所構成的“蠱族”，事實上也符合更寬泛定義上的生物標準。而它們所能夠輕易適應的極端環境，顯然是任何尋常生物都難以達到的。

總之，時至今日金星大氣層磷化氫的爭論尚未結束，而這顆地球的“姐妹行星”上是否存在生命這一問題，大概在短期內也不會得出確鑿的答案。但無論如何，只要人類對客觀世界的認知程度仍然在繼續擴展，我們就必然會越來越多地看到突破了我們原先認知“極限”的生命，而相應地，無法停止想象的人類也必然會不斷在自己的腦海中突破幻想的極限。

【責任編輯：艾珂】