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團結力量大–細菌社群

微生物仍然是生物世界中的「多數」,最近生物學家也發現,細菌比我們想像的複雜,牠們在自然界可能形成共生社群,讓細菌即使在海水含氧量不高的海底,仍能取得氧。丹麥的研究團隊發現,海底沉積層裡的細菌會藉著微細的蛋白質奈米管形成緊密的社群,並利用蛋白質奈米管把電子輸送給沉積層表層的細菌,再由那些細菌把電子供應給溶於水中的氧。
 
 
放大10,000倍的大腸桿菌(E. coli)菌叢
▲放大10,000倍的大腸桿菌(E. coli)菌叢

 
大約30億年前,細菌就在地球上演化出現了。牠們沒有細胞核,被認為是最原始、最簡單的生物。比較複雜的生物,如多細胞的動物,大約10億年前才出現。也就是說,從單細胞生物演化到多細胞動物,要花近20億年。今天的哺乳類,祖先大多直到6,000萬年前才出現。這個歷史常令人以為,地球生命史,或者說生物演化史,是個從簡單到複雜的過程。

但是這個看法忽略了一個事實:現在地球上,微生物,也就是我們認為是最原始、最簡單的生物,仍然是生物世界中的「多數」。牠們不只數量多,所占據的生物質量也多。所有現在活著的細菌,質量一個一個相加,總量比複雜的動物還多。以生物質量衡量,地球上以微生物占最大宗,而不是我們熟悉的哺乳類,甚至脊椎動物合計也比不上微生物。

最近生物學家也發現,細菌比我們想像的複雜,牠們在自然界可能形成共生社群。例如在海底,細菌利用硫化氫過活,就是藉硫化氫的氧化反應取得能量、維持生命。可是在海底,海水含氧量不高,而海底沉積層的深層,氧更少,那裡的細菌如何取得氧呢?

丹麥的研究團隊發現,海底沉積層裡的細菌會藉著微細的蛋白質奈米管形成緊密的社群。那些蛋白質奈米管可以輸送電子。我們都知道,所謂氧化反應,就是失去電子的反應。海洋沉積層深層的細菌不需利用氧拿走電子,而是利用蛋白質奈米管把電子輸送給沉積層表層的細菌,再由那些細菌把電子供應給溶於水中的氧。獲得電子的氧(氧離子)再與水中的氫離子結合,生成水。

電影〈阿凡達〉裡,潘朵拉行星上的生物彼此互有聯繫。在地球上,細菌也有類似的聯繫。只有人,必須靠想像力與其他的生物發生聯繫。而這種想像力,有待激勵、培養與呵護,並不是人類的天賦。
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