有哪些需要几代人才能完成的科学实验?

笨笨,公众号:魅力科学君

2003 年,苏格兰爱丁堡大学的生物学家查尔斯.科克尔(Charles Cockell)一时疏忽,把一种名为“拟甲色球藻”(Chroococcidiopsis)的微生物遗忘在一个培养皿里。

(显微镜下的“拟甲色球藻”,比例尺为 10 微米)

10 年之后(也就是 2013 年),查尔斯偶然看到了这个培养皿,结果他惊讶地发现,在这个极为干燥,几乎没有任何营养物质的培养皿中,这些当年被遗忘的小生命居然还活着。

当然了,这些微生物并不是活蹦乱跳的,而是处于一种休眠状态,不过只需要一点水和营养液,它们就会迅速恢复生机。

此次发现引发了科学家们的浓厚兴趣,随后他们决定设计一个为期 500 年的实验,来探索“拟甲色球藻”的生命力到底有多强大。

实验内容可以简单地描述为,将这些小生命装进若干个封闭容器里,容器里不能有水,也不能有营养物质,在接下来的 500 年时间之中,每隔一段时间就取出一组样本,研究一下它们的状态如何,并对相关的实验数据进行记录。

除了“拟甲色球藻”之外,科学家还精心挑选了一种名为“枯草芽孢杆菌”(Bacillus Subtilis)的微生物,它们的生命力也极为顽强。

(显微镜下的“枯草芽孢杆菌”,比例尺为 10 微米)

2014 年,实验正式开始,科学家准备了 800 个高品质的玻璃安瓿瓶,将含有这两种微生物的溶液滴在硅胶珠上(硅胶珠是一种强大的干燥剂,它会迅速吸收掉绝大部分水分,让微生物进入深度休眠),随后这些安瓿瓶在火焰上被熔融密封,将其中的生命与外界彻底隔绝。

考虑到地球本身就是一个充满辐射的环境,这些辐射虽然微弱,但在长达 500 年的时间尺度上,其对这些生命的影响也是不可忽视的。

所以科学家对一半的瓶子用铅进行了辐射屏蔽处理,另一半则作为对照组不进行辐射屏蔽,用以研究外界的辐射对生命的长期影响。

按照计划,这些瓶子会被妥善地保存起来,实验的前 24 年里,每隔两年取一组样本,而在此之后,每隔 25 年取一组样本,最后一组样本将于 2514 年取出。

那么,在这个长达 500 年的实验中,瓶子里的生命撑得住吗?对此,科学家普遍持乐观态度,因为已知的实验数据表明,这两种微生物都能够在干燥又没有持续营养的极端环境中长时间生存,理论上撑个 500 年应该问题不大。

实际上,这个实验真正的难点是如何传承,毕竟人类的寿命是有限的,要完成这个实验,需要多代人的努力。

就目前的情况来看,科学家采用的方法是把实验说明和数据都记录在现在最好的档案纸上,也存进了 U 盘里。

为了保证实验能够一直顺利地进行到 500 年之后,他们还制定了一条规定:每一代接手的科学家,都必须把实验说明和相关数据以当时最可靠的储存方式保存起来。

科学家表示,通过对微生物在极端环境中生存能力进行长达 500 年的持续观察,我们不但能够更深入地理解生命的耐受性与韧性,还可能在生命科学领域取得重大突破。

这些研究成果或将推动我们探索生命起源的奥秘,拓展对外星生命可能性的认识,并为合成生物学和极端环境下的生物工程提供重要的参考。