天体生物学现场报道：加拿大湖泊结构是生物的还是化学的？

PLRP科学家正在使用DeepWorker单人潜水器绘制加拿大Pavilion湖的微生物地图并对其进行采样。他们还可以为下一代宇航员在月球等恶劣环境中进行科学探索做好准备。

今年夏天，一个由科学家和宇航员组成的团队被派往加拿大亭湖，研究该湖奇怪的细菌生命，并实践有朝一日可能用于寻找其他世界生命的技术。在这里，天体生物学杂志的Henry Bortman发送了该项目的最新现场报告：

2010年7月3日

亭湖的大问题是：生物学在形成这里发现的微生物群落中起着什么作用？“无可争议的事实是，微生物群落中覆盖着活细菌。不太清楚的是，细菌是否会影响湖泊碳酸盐结构的形成，或者微生物是通过一些纯粹的化学过程形成的，细菌只是在附近徘徊。

正如不列颠哥伦比亚大学的Curtis Suttle所指出的，“有些微生物可能喜欢生活在高碳酸盐环境中，它们恰好生长在那里，不是因为它们制造了它们，而是因为这是它们喜欢生活的环境。”

当然，包括我在内的大多数人都在暗中支持生物学。否则，Pavilion Lake的微生物对在其他世界上寻找生命迹象没有多大帮助，除了作为一个不该寻找的指标。但科学家们不应该扮演宠儿的角色。这就是为什么我今天花时间与之合作的研究人员将竭尽全力回答这个大问题。

当我到达Suttle的户外实验室时，DeepWorker潜艇飞行员刚刚带回大约100升（约26加仑）的湖水。Suttle是加拿大航天局资助的MARS LIFE（火星模拟研究：淡水环境中生命的特征）项目的首席研究员。他的团队正在对亭湖微生物群及其周围水中的生物进行DNA分析，而不是像蠕虫和虾这样的大生物。他们对细菌和古菌感兴趣。还有病毒。

Suttle的团队正在研究水肺潜水员和DeepWorker飞行员从几个不同深度获得的多个样本。他们的主要兴趣是找出各种微生物群落中栖息的生物群落，这些群落是否随深度而变化。他们研究湖水的原因是作为一个参考点。他们想知道生活在微生物生物上的哪些生物也存在于水中，哪些是微生物生物本身独有的。

他们的实验室由一张倾斜的自助餐厅式桌子组成，桌子放在一个方形的蓝色雨棚下；桌子上是一个由烧杯和塑料管组成的迷宫。Suttle和他的一些研究生和博士后正在通过一系列过滤器抽水，过滤器的最后阶段非常好，只有病毒被困在里面。

一种典型的病毒很小，大约是人类头发宽度的1/1500。过滤过程的早期阶段已经清除了所有这些讨厌的多细胞生物，只留下细菌。

随后，被捕获的材料被送往大约四分之一英里外的第二个临时实验室，在那里，DNA被提取、纯化并用最先进的技术浓缩，以产生用于后期基因测序的临界质量。Suttle说：“我们已经将一种能够在非常低的水平上测量核酸的仪器带到了现场，我们的目标是看看我们是否真的可以在一点点水样中检测到DNA。”他澄清说，“只是一点点水”意味着2微升。这是一茶匙的1/2500。他希望能够“在湖水中检测到一个DNA分子”

Suttle小组的研究科学家Amy Chan认为，这不是“过度杀戮”。“你不会得到一个巨大的任务”，比方说，火星。“我们想知道你能得到的最小样本量是多少，这将给你带来你能检测到的东西。”我想说，一个分子已经接近极限。

Suttle团队使用的设备不是通常设置在地下室或摇摇欲坠的自助餐厅桌子上的那种。

正如与Suttle合作的博士生Richard White告诉我的那样，在这种条件下工作，“实验室里的大多数人都会发疯”。但正如Suttle小组的博士后Danielle Winget所解释的那样，他们希望尽可能接近遗传物质的来源，以避免样本污染和DNA降解，一旦DNA从自然环境中移除，就会开始降解。Winget说，即使在陆地上建立也是一种妥协。“我们宁愿把实验室放在船上。”

好吧，很酷，你可能在想。在该领域完成的高级DNA工作。但为什么病毒“肯定没有人认为病毒正在建造亭湖微生物群落。”

“病毒放大了生命，”Suttle说。“对于你发现的每一个活的生物体，都有更多的病毒感染该生物体。”平均而言，一毫升水中有一百万个细菌。还有1000万种病毒。

此外，尽管单个病毒的基因组相对较小，但Suttle说：“总的来说，病毒的遗传信息可能比我们在生命的三个领域中发现的信息加起来多90%。”让我们再来一遍：在病毒中发现的90%的基因不是在细胞生物体中发现的。

例如，“其他生命形式只有双链DNA。病毒有双链DNA、单链DNA、正义单链RNA、负义单链RNA和双链RNA。它们有各种可能的核酸组合来传递遗传信息。”它们用途广泛。

Suttle建议，如果你想在另一个世界上寻找生命，你最好学会如何寻找病毒。“它们就像其他生物的生物标志。”