水之所以对生命来说时必需的是因为它独特的原子键 ( 被称为氢键 ) 让它具有溶解能力。其他化合物可以溶解于水中并发生反应。

生命的反应需要在溶液中进行 , 所以我们的细胞才浸泡在液态水中。更重要的是 , 负责完成细胞日常工作的蛋白质和酶 RNA 和 DNA 以及赋予它们结构的细胞膜的周围需要有一层水 , 才能正常工作。

这层水被称为水化膜 , 它对维持蛋白质的正确折叠及其功能至关重要。如果水化膜受到损伤 , 蛋白质就会分开 , 导致细胞死亡。

当这种细菌在细胞内积累极高浓度的四氢嘧啶时——研究发现单胞菌制造出的四氢嘧啶占它总质量的 20% ——分子必须通过某种方式保持水的这些重要属性。

为了研究其原理 , 萨开带领一批科学家用中子束攻击单胞菌。中子撞击到单胞菌上 , 会被其细胞膜和蛋白质里原子反弹出来 , 科学家通过观察被反弹出来的中子的散乱图案 , 了解单胞菌的分子和原子结构。

世界上只有极少的几个地方有这样的实验条件。研究者所在的劳厄 - 朗之万研究所是少数几个中子研究中心之一。

" 我们观察了不同样品的中子的分散情况 , 成功发现了四氢嘧啶与蛋白质、细胞膜以及水的作用方式 ," 萨开说 ," 四氢嘧啶非但没有阻碍水 , 反而加强了水的溶解属性。"

结果是, 不论细胞内溶解了多少四氢嘧啶 , 包裹住蛋白质和细胞膜的水化层仍然是 100% 的水 , 所以细胞的新陈代谢可以照常进行。这是因为 , 当四氢嘧啶与水建立氢键时 , 它形成的大块的聚集物无法附着在蛋白质和细胞膜的表面上 , 所以只有它们的外层只有纯水。

对铁达尼盐单胞菌的初步研究表明它可以在最小密度 0.5% 到最大密度 25% 的水中生长 , 不过最佳生存环境是 2% 到 8% 的盐溶液。

然而 , 目前尚不清楚对盐的容忍度如何对它在船的残骸上生活起到促进作用 , 或者说是否起到了作用。

铁达尼盐单胞菌不是唯一喜欢生活在沉船上的细菌。当船沉到海床上以后 , 很多种微生物都喜欢立刻来这里殖民。它们会很快在所有表面上建造出一层具有粘性的薄膜 , 我们称之为 " 生物薄膜 "。这些生物薄膜是珊瑚、多孔动物和软体动物的避风港 , 进而会吸引来较大的动物。

很快 , 沉船就变成了某种人工珊瑚礁 , 聚集了大量生物。

古代的木船招致以木头为生的微生物 , 而现代的铁船则吸引铁达尼盐单胞菌这种爱吃铁的细菌。虽然铁达尼盐单胞菌最终可能会毁灭泰坦尼克号 , 但是实际上很多细菌会保护沉船免受侵蚀。所以我们才会有可以追溯到公元前 14 世纪的沉船残骸。

2014 年 , 美国海洋能源管理局 ( US Bureau of Ocean Energy Management ) 的科学家团队对沉船上微生物的年代进行了深入研究。他们在墨西哥湾北部研究了七艘沉船 , 包括一些 19 世纪的木壳帆船 , 其中一艘可能是 17 世纪的木壳帆船 , 以及三艘二战中被德国 U 型潜艇击沉的铁壳船。

他们发现轮船的制造材料是决定哪种微生物会受到吸引的关键因素。木船上充满了攻击并以纤维素、半纤维素或木质素为食的细菌。而铁船则主要是被喜欢铁的细菌占据。

奇怪的是 , 虽然细菌主要以船为食物 , 实际上它们发挥了保护轮船不受侵蚀的作用。

位于塔拉哈西 ( Tallahassee ) 佛罗里达州大学的海洋考古学家梅兰妮 · 达穆尔 ( Melanie Damour ) 负责此次远征 , 她说 :" 基本上 , 任何一艘沉船 , 不论是 19 世纪的木船 , 还是二战时的铁壳船 , 一旦沉到海床就会有微生物冲来覆盖所有的表面。"

" 首先 , 船因为接触海水 , 所以会开始受到侵蚀 , 但是随着微生物开始在残骸上殖民 , 船体表面会形成一层生物薄膜 , 把船与海水隔绝开来 ," 达穆尔说 ," 如果你见到的沉船有生锈的情况 , 那么这些腐蚀是在最开始发生的 , 当时生物薄膜尚未形成。"

这意味着如果对残骸施加任何机械力 , 比如锚拖过沉船 , 都会打破这个保护层 , 让金属再次暴露在海水中 , 加速侵蚀。

机械作用不是侵蚀加速的唯一原因。2010 年墨西哥湾漏油事故导致数百万吨石油流入墨西哥湾 , 大部分都进入了深海。研究团队发现当时泄漏的石油杀死了保护沉船的细菌 , 从而加速了海床上沉船的侵蚀。

" 每种细菌、霉菌和微生物在数百万年的时间里都进化出了特定的功能 ," 达穆尔说。

" 有消除硫酸铁功能的细菌会被吸引到铁船上 , 但是另一些细菌喜欢石油组成部分的碳水化合物。所以在 2010 年漏油事故后 , 这些细菌大量繁殖。不过 , 我们发现不是所有的微生物都能够应付石油和化学分散剂 , 一些细菌会中。即使四年过去了 , 石油仍然在环境中存在 , 它对细菌和生物薄膜造成了破坏 , 导致沉船暴露在海水中 , 侵蚀作用加速。"

研究结果令人震惊。墨西哥湾的海床上有 2000 多艘沉船 , 从 16 世纪的西班牙轮船到一战时的两艘 U 型潜艇。这些沉船都是重要的历史纪念物 , 它们让我们能够以一种独特的方式认识过去。它们也是深海生物的家园。

但是 , 这些沉船——包括大西洋的泰坦尼克号———最终都会消耗殆尽 , 不论是依靠吃铁的细菌 , 还是海水的侵蚀作用。这艘 47,000 吨轮船上所有的钢铁都会化为海洋的一部分。最后 , 其中一部分会进入海洋动物和植物的体内。泰坦尼克号将以此完成回收。

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