2514年,一群未来的科学家将来到爱丁堡大学(假设这所大学那时候还存在),打开一个木质盒子(假设这个盒子没有遗失),打破一组小玻璃瓶,让其中有500年寿命且经过干燥处理的细菌再度生长。上述情况还要建立在以下基础之上:假设整个实验还没有被忘掉,操作指南还没有被篡改,以及科学——或某种版本的变体——在2514年时依旧存在。
但到了那时候,梦想完成这项为期500年的实验的科学家都已经去世了——德国宇宙空间中心微生物学家拉尔夫·莫勒(Ralf Moeller)及其来自美国的同事们。他们永远无法知道2014年触动了他们的那些问题——亦即细菌的寿命——究竟有怎样的答案了。莫勒在爱丁堡大学的同行查尔斯·科克尔(Charles Cockell)曾忘记处理一个干涸的培养皿里的拟甲色球藻(Chroococcidiopsis)长达10年之久,后来发现它们依旧处于存活状态。科学家们曾复活过寿命为118年的肉罐头里的细菌,甚至处理过数百万年前的琥珀和盐结晶——虽然后两者有较多争议。
莫勒认为,种种迹象足以表明“我们星球上的生命远远不受各种人类标准的限制”。理解这一论断的意义,需要远超人类生命时段的工作。
从物理上讲,这场为期500年的实验包含了800个普通的小玻璃瓶,内有拟甲色球藻或另一种名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的细菌。玻璃瓶将会以火密封起来。瓶的外表有一半会涂上铅,以帮助细菌抵抗氡(radon)辐射或宇宙射线,后者会对细菌的DNA造成损害(伦敦的自然博物馆存放有一套这种瓶子的复制品,以备不时之需)。在头24年里,科学家需要每两年对干燥后的细菌进行一次测试,以检查其是否存活及其DNA是否遭受了损害,后475年里则需要每三年进行一次上述流程。该实验的第一组数据已于2018年12月公布。
打开瓶子,加入水,数一数沾水之后的细菌里究竟能长出多少群落,是很容易的事情。难点在于确保未来也有人能持续且按时地完成这些例行公事。研究团队留下了一个U盘,内有操作指南,但莫勒也明白这是远远不够的,数码技术的迅猛发展很快就会令U盘被淘汰掉。他们还留下了一份精装版的论文。“但想一想500年之后的纸。”他说。它想必早就泛黄了,而且还相当易碎。“我们是否应该把它刻在石头上?或者刻在一块金属板上?”但如果得到它的人根本读不懂上面的文字,只把这块金属板当成一件有趣的、闪闪发光的古玩,类似于洗劫古墓的盗墓者那般,那又当如何?

没有什么策略能够确保万无一失。为此,研究团队要求研究者每隔25年将操作指南复制一次,以使其在语言和技术上与时代保持同步。
莫勒及其同行在筹划长时段实验的科学家群体当中,已经属于最有雄心的一批,但也有可以与之匹敌者。1927年,一个名叫托马斯·帕内尔(Thomas Parnell)的物理学家曾将焦油沥青倒进漏斗里,然后坐等黏乎乎的流体缓慢滴下。在帕内尔死后,滴漏实验又经过了许多物理学家的保藏和传承,他们忠实地记载着每一滴沥青的下落。2014年4月,最后一滴沥青终于尘埃落定。事实上,只要向漏斗中加入更多沥青,这项实验几乎就可以无限地延长下去。
植物生物学里也有不少超长时段的研究。在英格兰某处化肥大亨的乡村庄园里,科学家自1843年起就一直在研究不同的化肥对同一片田地里的特定作物有何影响。在美国伊利诺伊州,农业科学家正在进行着一项始于1896年的杂交繁殖(corn-breeding)研究。1879年的时候,密西根州立大学曾有一名植物学家将50颗种子分别放进20个玻璃瓶,然后埋到土里,此后每隔一段固定的时间就将它们挖出来,检测其存活能力。瓶子的埋藏地点保持为机密,以防实验遭到干扰。实验中的最后一个瓶子预计于2020年出土。
密西根州立大学还有一项大肠杆菌(E. coli)实验,持续时间将达到数个世纪。自1988年2月起,微生物学家理查德·伦斯基(Richard Lenski)的实验室就开始观察大肠杆菌的变异情况及其在代际间的演化轨迹。他们目前观察到的是第70500代。由于大肠杆菌的繁殖异常迅速,这就好比是摁下快进键来观察进化。
且不论这项实验本身就具有时间规整(time-warping)的特性,对于遥远的未来,伦斯基本人也还没有细想过。按他的构想,这项实验会持续好些年,到了某个点上,在他确定自己已经在力所能及的范围内收集到了相对充分的资料之后,便会停止实验。“但每次我跟人们提到自己可能终止这项实验的时候,”他回忆说,“人们都会说,‘你不能这样做。’我就此意识到人们欣赏的不仅是它的长寿,还有从中发现惊喜的潜在可能。”2003年时,他的实验室确实也有了一项相当惊人的发现。大肠杆菌突然进化出了吞食柠檬酸(citrate)分子的能力。透过检视实验室里冻结以及保存的诸多之前的世代,伦斯基的研究生得以重构变异的序列,以探查表面上颇为突然的变化背后的来龙去脉。
每一天,伦斯基的实验室里的研究人员都会将大肠杆菌转移到一只新的烧瓶里,用的是类型相同的玻璃器皿,以及完全相同的培养基,这个过程已经持续了30年。与细菌一样,研究它们的器具也在进化——譬如,今天的科学家可以测定大肠杆菌的整个基因组的序列——且变化还将不断发生。伦斯基已经指定了一名接班的科学家,待到自己退休后便由此人来接手实验。
“当然,对于如此这般的实验设计,我假定今后的科学与今天没有太大差别,如大学依旧存在,实验室里依旧有教授,诸如此类,”伦斯基说,“话说回来,如果我们回首尚不算遥远的过往,科学运作的方式又是不同于今天的。”几百年前,科学研究所需的资金主要来自于富人的赞助,而不是政府机构。
持续时间达数个世纪之久的实验,同样也需要长期的财政计划,为此伦斯基已经开始为自己物色富有的赞助者。他的实验固然享有政府的资助,但他知道这是不能指望的,当公众对科学的支持遭到腐蚀的时候就更是如此。因此,他希望能建立一笔捐助基金(endowment),并简单计算了一下:一笔250万美元的基金,每年大约会有10万美元的回报,这就足以支付每日实验所需的物料费和研究人员薪酬。“如果能够吸引到出手更加阔绰的捐助者,我们也是十分欢迎的。”他在一封邮件的结尾处告诉我(指本文作者Sarah Zhang,《大西洋月刊》记者)。
比较而言,莫勒持续500年的微生物实验的开销要低不少,牵涉到的人群范围也没那么广,只需要每隔25年有一名研究者去处理一下就行了。但它的确需要进入人们的记忆,也需要有相应的资源来维系自身。我向莫勒表示,筹划一项为期500年的实验,似乎也需要对当今世界的稳定性抱有一种特别的乐观态度。
他回答说,不妨设想一下史上第一个开始探索之旅的人类:“下一座山丘后面是什么?下一条河的岸边有些什么?下一片海的岸边又有些什么?我们的好奇心永远是乐观的。”不断地向未知进军的过程,同时也是一个始终不渝地坚持乐观主义的过程。
(翻译:林达)
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