2010 年，來自綜合海洋鑽探計劃 (IODP) 的科學家們航行到南太平洋環流，這是一個比地球上最乾旱的地方還要荒涼的海洋沙漠。環流的中心附近是海洋難抵極——H. P. 洛夫克拉夫特的粉絲們最熟悉的地方，這裡是長著觸手的克蘇魯的家——以及南太平洋垃圾帶，微塑膠顆粒在這裡積聚。有時，最近的人是在國際空間站上方經過的宇航員。
雖然洋流在其周圍旋轉，但在環流內部，水流靜止。很少有營養物質進入，生命艱難。在這裡，至少需要一百萬年的時間，海洋“雪”（屍體、糞便和灰塵，將能量從富含光線的上層轉移到深處）才能堆積在海底一米厚。這是地球上生產力最低的水域。
透過這片海水，IODP 團隊從 60 多米高的鑽井架上放下了數公里的管道。十二個推進器將整個鑽井裝置固定在波濤洶湧的海面上。一旦管道觸底，鑽頭就會在多個不同的地點向下鑽入 75 米深的遠洋粘土和鈣質超微化石軟泥中。
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當沉積物岩心被提升到地表時，管子中包含了長達 1 億年的地球歷史。該團隊想知道的是，被困在這種環境中的微生物在這種幾乎完全空曠的海洋冰箱中能夠存活多久以及處於何種狀態。正如預期的那樣，沉積物樣本最初並沒有包含很多細菌細胞：每立方厘米只有 100 到 3,000 個，這比生產力更高的水域同等深度處的細菌細胞少 10 到 1000 萬倍。
海底鑽探船JOIDES Resolution號，從南太平洋環流深處採集了沉積物。圖片來源：Arito Sakaguch, IODP 和 TAMU Wikimedia
但是，當科學家在實驗室中餵養這些細胞時，發生了一些意想不到的事情。一億年的飢餓可能使這些細胞變成了微生物“殭屍”——活著但無法生長，或者能夠生長但生長速度人類無法測量。在 2000 年代初期，從最長可達 3500 萬年的海洋沉積物中分離出的一些細菌被誘導在培養基中生長，但該實驗並非旨在衡量它們的生長速度。2017 年對無氧煤層微生物（它們在 1200 萬至 1600 萬年前沉積在陸地上，但後來被海洋淹沒）的一項研究發現，復甦的受試者確實生長了，只是非常緩慢。它們的倍增時間約為數月至一個世紀，是一些有史以來直接測量的最慢的速度。
但在 2020 年 7 月發表在《自然通訊》雜誌上的這項研究中，高達 99% 的被餵食的微生物迅速“醒來”，進食並開始做細菌所做的事情。在孵化 68 天內，它們的數量增加了多達 10,000 倍，大約每五天翻一番。它們的後代含有特殊標記的碳和氮同位素，這些同位素只能透過食用科學家提供的食物獲得。
值得停下來思考這些結果的意義。地球表面 70% 被海洋沉積物覆蓋，其微生物居民佔地球上所有微生物生物量的一半。在這項實驗中，當蛇頸龍在頭頂遊過時可能沉降到海底的細胞醒來並繁殖。四個地質時期已經過去，但這些微生物在厚厚的海洋和沉積物外套的保護下免受宇宙射線的照射，得以存活下來。當被撈上來並提供一口食物時，它們繼續像什麼異常都沒有發生一樣生活。
從某種意義上說，確實沒有發生什麼異常。如果感覺疫情開始以來已經過去了很久，想象一下在黑暗中飢餓了 1 億年。緻密的沉積物，接近於無麵粉巧克力蛋糕，估計孔徑為 0.02 微米。鑑於典型的細菌有幾微米寬，你可以看到在尋找食物或甚至希望有些食物偶然闖入你體內時固有的挑戰。
一些細菌，其中許多是厭氧菌，製造稱為內生孢子的結構，這些結構經過強化且代謝不活躍，似乎是為了使細菌能夠忍受惡劣的條件。孢子經常被認為是超齡細菌的載體。然而，當科學家透過探測它們的 DNA 來識別環流沉積物細胞時，他們發現形成孢子的型別相對較少。事實證明，大多數復甦的細菌呼吸氧氣。
一個更令人驚訝的發現是在一個樣本孵化 557 天后發現了一個蓬勃發展的光合細菌種群。這種被稱為Chroococcidiopsis的藍細菌以其強大的生存能力而聞名，它正在被考慮用於改造火星。除了能夠在乾燥、寒冷、咸和充滿輻射的地方的半透明岩石下生存外，它還具有利用紅光的非凡能力。這種光合微生物如何在黑暗的實驗室房間中繁殖仍然是一個謎。
可以肯定的是，雖然捕獲細胞的沉積物歷史長達 1 億年，但單個細胞的年齡仍然不確定。有些可能是原始群落的後代，因此年齡要小得多。但繁殖成本很高，而且鑑於這些條件，它似乎很少見。將所有因素放在一起——狹小的空間、缺乏孢子和快速的復甦——《自然通訊》論文的作者認為，這種貧瘠沉積物中的微生物一直活著但處於休眠狀態。
科學家們一直抱著這樣的想法，即單個細菌可能在不繁殖的情況下存活數百萬年。（在我們開發出可以對微生物而非僅對沉積物進行年代測定的技術之前，這將仍然是未知的。）幾年前，當我寫關於從古生代煤中復活的細菌的文章時，為了我的《大眾科學》部落格，我推測在某些高度受限但可能很豐富的條件下，細菌可能是實際上是不朽的。時間似乎確實會造成損失：來自白堊紀海底沉積物的最古老的細胞的繁殖速度約為“僅”在那裡存在數百萬年的更活躍的同類細胞的一半。儘管如此，越來越多的證據表明，我們可能坐在一個充滿活化石的星球之上，這些化石實際上是——既是化石又是活著的生物。
喜歡恐龍的人（公平地說，我們當中誰不是恐龍愛好者呢？）他們的博物館裡堆滿了骨骼、牙齒和足跡。植物愛好者有他們的石化森林和化石蕨類植物。但微生物愛好者擁有更美好的東西：我們的恐龍沒有死。