如果像美國恐怖電視劇《行尸走肉》中的場景真在現(xiàn)實中上演，我們?nèi)绾卧谶@樣的世界中生存，用什么來應(yīng)對喪尸的“圍捕”?？茖W(xué)家們認(rèn)為，或許微生物、蛆蟲會成為更好的武器。
美國新澤西州羅格斯大學(xué)法醫(yī)考古學(xué)家金伯利·莫蘭（Kimberlee Moran），專門研究人類遺骸以了解過去可能發(fā)生的事情。她解釋說，當(dāng)人死后，尸體不會自己站起來，更不會拖著步子走出門外。想象他們像喪尸那樣行動完全是錯誤的，他們哪兒也去不了。
莫蘭表示，沒有任何東西可以驅(qū)動尸體重新動起來。大腦利用神經(jīng)系統(tǒng)通過電脈沖控制身體運動，因此當(dāng)一個人死去時，這些電脈沖就會消失，喪尸蹣跚學(xué)步式的活動也會隨之消失。莫蘭指出，即使瘋狂的科學(xué)家或邪惡的外星病毒設(shè)法讓這些電脈沖再次啟動，宿主移動起來也會非常困難。
莫蘭說:“阻礙尸體重新活動的第一個障礙就是身體僵硬的問題。當(dāng)一個人死亡時，他的細(xì)胞不會立即死亡，其間發(fā)生的許多生理反應(yīng)都在繼續(xù)。但是由于呼吸已經(jīng)停止，這些細(xì)胞無法再獲得任何氧氣。氧氣是細(xì)胞充能所必須的媒介。肌肉細(xì)胞(以及體內(nèi)所有的細(xì)胞)都依賴于一種叫做三磷酸腺苷(ATP)的分子。當(dāng)它們收縮和放松時，就會使用ATP。能量損失會導(dǎo)致ATP轉(zhuǎn)化為二磷酸腺苷(ADP)。然后，在氧氣的幫助下，一個化學(xué)過程將ADP的能量加載上去，將其轉(zhuǎn)化為ATP，然后再次使用?！?/p>
若沒有氧氣的幫助，這個循環(huán)過程就會停止。但細(xì)胞中并沒有留下未充能的ADP。厭氧活動（在沒有氧氣的情況下產(chǎn)生能量）會使細(xì)胞持續(xù)存活一段時間。然而，厭氧活動有個很大的缺點，它會產(chǎn)生一種叫做乳酸（lactic acid）的副產(chǎn)品，可以在短時間內(nèi)將ADP轉(zhuǎn)化為ATP。莫蘭稱，這足以使肌肉收縮，但卻不足以讓肌肉再次放松。沒有ADP-ATP的循環(huán)，肌肉就會保持收縮狀態(tài)，身體被鎖定在”劇烈的抽筋”狀態(tài)。死后三到六個小時就會開始僵硬的尸體，肯定無法讓喪尸在街道上游蕩。
自溶-腐化
莫蘭指出，尸體在變得僵硬很久之前，就已經(jīng)開始分解。細(xì)胞中含有能消化細(xì)胞的酶。當(dāng)細(xì)胞存活時，它們會小心地將這些酶儲存在遠(yuǎn)離細(xì)胞其他部分的地方，并在那里處理廢物。但是在人死后，這些酶被釋放出來，并開始破壞它們以前的“家園”，這個過程被稱為自溶。莫蘭說:“細(xì)胞破裂，一切軟綿綿的東西最終都會液化，包括肌肉和器官，因此喪尸重新站起來蹣跚前行的可能性非常小?！?/p>
這些酶并不是唯一讓尸體失去動力的東西。人體內(nèi)的細(xì)菌也始終保持在消化狀態(tài)。沒有食物從食道流下來，它們就會把腸子里的食物和任何擋在它們前面的東西都吃掉。莫蘭解釋說:“你和腸道里沒有氧氣的細(xì)菌關(guān)系十分密切。但是當(dāng)你死的時候，沒有食物進來。細(xì)菌變得焦躁不安，開始消化宿主?！?/p>
這個過程被稱為腐化，它會產(chǎn)生一種強烈的、令人反胃的氣味，讓人聯(lián)想到死亡。
自然吸引力
人類不是唯一能聞到死人氣味的生物，被這種氣味吸引的還有蒼蠅。厄瓜多爾昆蟲學(xué)家南茜·米奧雷利（Nancy Miorelli）解釋說:“綠頭蒼蠅會首先到來，它們有靈敏的觸須，能在6至19公里外嗅到尸體的氣味。它們在幾分鐘內(nèi)就會出現(xiàn)在現(xiàn)場。”綠頭蒼蠅不吃人肉，但它們的后代卻不忌口。綠頭蒼蠅和其他蒼蠅在尸體上產(chǎn)卵。這些卵孵化成蛆蟲，以吸收液化身體中的營養(yǎng)為生。
蛆蟲會吸收細(xì)胞和細(xì)菌留下的東西。米奧雷利說：“這樣，你的頭發(fā)、肌腱、皮膚、骨骼就會變得很硬?！边@些較硬的材料可能會保留更長時間，但即使如此，最終也會被分解。隨后甲蟲的到來是為了伸出援助之手，或者更確切地說，是伸出嘴巴。它們有可用于咀嚼的嘴部，可以咀嚼和分解蒼蠅無法消化的東西。在完美條件下，沒有蟲子，尸體會在一兩年內(nèi)變成骨架。
但地點很重要，溫暖的環(huán)境會加速這個過程。在亞馬遜，這個過程只需一到兩個月。在其他蟲族的幫助下,米奧雷利表示，尸體被消化的時間可以從幾個月減少為幾個星期，這不會給喪尸留下太多重新站起來的時間。尸體所處的位置也很重要。蛆蟲是沒有腳的、蠕蟲形狀的幼蟲，所以它們很容易從不平坦的表面掉落。如果尸體是躺著的，腐爛的速度會更快，因為蛆蟲不會掉下來。但如果喪尸在走路，他們會留下一地蛆蟲。
涼爽的環(huán)境可以減緩這個過程。微生物和蟲子在溫暖的天氣里工作效率都很高，而寒冷的天氣可以幫助喪尸們在更長的時間里（幾個月甚至幾年）保持身體平衡。米奧雷利指出：“南極洲、加拿大的部分地區(qū)，那里的喪尸可能更可怕?！?/p>
但莫蘭卻并不擔(dān)心。即使尸體保持新鮮，它們也永遠(yuǎn)無法與大腦聯(lián)系起來。莫蘭說：“如果一個人真的死了，絕不會再重新站起來。如果他們繼續(xù)拖著腳走路，從技術(shù)上說，他們就還沒有死。所以關(guān)于喪尸的電影、書籍和游戲不應(yīng)該讓人晚上難以入眠，生物學(xué)和昆蟲都是對付喪尸的利器?！?/p>
地球生命保護者
這些微生物就在我們身邊。盡管人們對它們知之甚少，但它們卻可能是在天災(zāi)人禍中保護地球上生命的關(guān)鍵。
圖2：從大自然到人體內(nèi)部器官，世界上到處都是看不見的細(xì)菌。大多數(shù)人認(rèn)為這些細(xì)菌都是危險的，不過生物學(xué)家們可能更了解它們。研究這些鮮為人知的微生物，可以更好地揭示它們?yōu)楹文艹蔀椤翱床灰姷纳е眮戆l(fā)揮作用的
維多利亞·歐凡（Victoria Orphan）從記事起就熱愛海洋。她曾在加州圣迭戈自家附近的太平洋上潛水，去探訪海洋表面下隱藏的動植物世界。上世紀(jì)90年代初，歐凡在加州大學(xué)圣巴巴拉分校就讀時，發(fā)現(xiàn)了許多改變她對海洋和地球生命看法的東西。
另一個學(xué)生給她看了一小瓶海水，歐凡并不認(rèn)為它有什么特別。然后，在水中加入熒光化學(xué)物質(zhì)，并用紫外線照射后，數(shù)以百萬計的細(xì)菌開始發(fā)光，試管也亮了起來。就在片刻之前，這些微生物還是隱身的。歐凡說：“這些微生物到處都是，但我們卻看不見它們，我們對他們幾乎一無所知?！爆F(xiàn)在，歐凡幾乎每天都在探索這個隱藏的單細(xì)胞世界。作為加州理工學(xué)院的地球生物學(xué)家，歐凡研究細(xì)菌和其他微生物如何幫助塑造深海景觀。
圖3：在研究船上，歐凡拿著從海底撈起的沉淀物，橙色物質(zhì)是一大團細(xì)菌。研究人員從加州附近海底的裂縫中收集這些微生物，那里是甲烷氣體滲出的地方
細(xì)菌在許多生態(tài)系統(tǒng)中都扮演著中心角色，包括海洋、土壤和大氣中，它們也是全球食品網(wǎng)的重要組成部分。此外，細(xì)菌還在幫助地球上所有其他生命延續(xù)生存。這就是科學(xué)家們?yōu)楹畏Q這些單細(xì)胞生物是“所有生命無形支柱”（至少在地球上）的原因。然而，我們對它們還有很多疑問?？茖W(xué)家們認(rèn)為他們已經(jīng)鑒定出的細(xì)菌種類還不到所有細(xì)菌種類的1%。這促使歐凡和其他人深入探索單細(xì)胞世界的奧秘，他們懷疑細(xì)菌將成為理解和保護地球最重要自然資源的關(guān)鍵。
甲烷食客
有些細(xì)菌以看似非常怪異的東西為生。科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了可以吞噬巖石、污水甚至核廢料的細(xì)菌。歐凡研究的是一種生活在海底并吞噬甲烷的細(xì)菌。甲烷是一種溫室氣體，就像二氧化碳和其他溫室氣體一樣，當(dāng)人們?nèi)紵?、天然氣和煤炭時，甲烷就會進入空氣。還有天然的甲烷來源，如天然氣、水稻生產(chǎn)和牛糞中。溫室氣體在大氣中吸收熱量，促使全球氣候日益變暖。
甲烷也可以從地下滲入海底。有些科學(xué)家說，如果沒有海洋細(xì)菌，更多的甲烷會釋放到大氣中。有些細(xì)菌以甲烷為食，這使得海洋能夠捕獲大量的氣體。歐凡解釋稱：“這些微生物是‘看門人’，它們阻止海洋甲烷進入大氣層，從而難以改變溫室氣體的含量?！?/p>
在廣闊的海底尋找單細(xì)胞生物是一項艱巨挑戰(zhàn)。透過潛水艇的舷窗，歐凡在尋找成串的蛤蜊和巨大的管蟲。這些生物發(fā)出的信號是，看不見的海洋細(xì)菌也生活在那里。在那些以甲烷為食的動物生活的任何地方，它們在進食時都會產(chǎn)生新的分子。其他生物利用這些新分子作為食物，整個食物網(wǎng)就在海底形成了。
歐凡和她的團隊在海底的裂縫中發(fā)現(xiàn)了甲烷吞噬細(xì)菌，這些氣體正從裂縫中滲出。這些裂縫經(jīng)常發(fā)生在兩個構(gòu)造板塊相互碰撞的地方。他們了解到，有些細(xì)菌只能通過與其他被稱為古菌屬的單細(xì)胞生物合作才能吃掉甲烷。歐凡說，這一重要的細(xì)節(jié)可以幫助科學(xué)家更好地預(yù)測有多少甲烷泄漏到空氣中。
深海溝壑
甲烷食客并不是唯一引起科學(xué)家興趣的深海細(xì)菌。特拉華大學(xué)海洋微生物學(xué)家珍妮弗·比德爾（Jennifer Biddle）說：“深海是許多炫酷微生物的家園?！北鹊聽栄芯可钤谏詈：现械募?xì)菌。
圖4：馬里亞納海溝是地球上最深的地方，比德爾和同事們發(fā)現(xiàn)了關(guān)于在這里生存的細(xì)菌的新線索
這些水下峽谷是地球上被研究最少的地方之一，它們很難接近。這個被稱為“挑戰(zhàn)者深淵”(ChallengerDeep)的地方創(chuàng)造了探索地球上已知最深地點的紀(jì)錄。在西太平洋的馬里亞納海溝底部，挑戰(zhàn)者深淵延伸到海平面以下約11公里處。如果世界上最高的山峰珠穆朗瑪峰坐落在馬里亞納海溝，它的頂峰仍將在水下1000多米處。
馬里亞納海溝是最難生存的地方之一。那里沒有陽光，溫度很低。大型動物（如鯨魚或大魚）無法生存，因為巨大的海水壓力會壓垮它們。因此，大多數(shù)當(dāng)?shù)亍巴林倍际秋@微鏡下的動物也就不足為奇了，它們已經(jīng)適應(yīng)了那里的極端條件。比德爾和其他科學(xué)家與深海探險者合作，向挑戰(zhàn)者深淵發(fā)射了一艘潛艇。
《阿凡達》和《泰坦尼克號》等電影的導(dǎo)演詹姆斯·卡梅?。↗ames Cameron）駕駛著這艘船。2012年3月，卡梅隆在制作名為《深海挑戰(zhàn)3D》的紀(jì)錄片時造訪了挑戰(zhàn)者深淵的底部。但這艘潛艇的艱難下潛不僅僅是為了在大屏幕上播放迷人的視頻，它還從底部帶回了沉淀物。比德爾和其他科學(xué)家對沉淀物進行了DNA篩選。他們在尋找熟悉的細(xì)菌基因，發(fā)現(xiàn)了被稱為Parcubacteria的證據(jù)。
直到2011年，科學(xué)家們才知道這類細(xì)菌的存在。當(dāng)時，他們在地下水和土壤中發(fā)現(xiàn)了部分跡象。但比德爾的研究小組現(xiàn)在證明，它也能在海洋最難以接近的深處生存，比如馬里亞納海溝。微生物在那里呼吸的是氮氣，而不是氧氣。這是有道理的，它們已經(jīng)適應(yīng)了氮氣，因為它們所生存的環(huán)境里幾乎沒有氧氣。比德爾說，我們發(fā)現(xiàn)的這種鮮為人知的細(xì)菌越多，我們就越能了解它們對生態(tài)系統(tǒng)的作用。
甚至我們廚房和堆肥里的細(xì)菌也引起了科學(xué)家們的興趣。酵母面包是在面包粉中混合了大量的細(xì)菌后，產(chǎn)生了獨特的酸味所致。這些細(xì)菌產(chǎn)生二氧化碳、酸和其他有味道的化合物。但要發(fā)揮作用，酵母細(xì)菌需要其他朋友幫忙。只要從混合物中分離出一種細(xì)菌，化學(xué)反應(yīng)就不會發(fā)生。
微生物學(xué)家史蒂夫·辛格（Steve Singer）住在以酵母面包聞名的加州城市舊金山附近。他在勞倫斯伯克利國家實驗室的能源部工作，并懷疑他可以利用酵母的經(jīng)驗來制造更好的生物燃料。這些植物燃料可以為汽車或卡車提供動力，它們被認(rèn)為是“綠色能源”，比化石燃料更環(huán)保。
圖5：細(xì)菌瓶放在窗臺上，瓶子里有白色物質(zhì)。微生物學(xué)家史蒂夫·辛格(Steve Singer)研究生活在垃圾上的細(xì)菌
為了制造生物燃料，科學(xué)家必須把植物分解成糖類，這些糖可以被轉(zhuǎn)化為乙醇(酒精)等燃料。分解植物的化學(xué)反應(yīng)需要酶的幫助，這些分子能啟動或加速化學(xué)反應(yīng)。目前，用于制造生物燃料的酶很昂貴，而且效率也不高。這就是為什么全世界的研究人員都在尋找能夠降低成本并加速生物燃料生產(chǎn)的酶的原因。
辛格把尋找它們的目光轉(zhuǎn)向堆肥堆。在那里，細(xì)菌群落正在努力分解腐爛的水果和蔬菜。辛格把一小塊堆肥樣本帶回了他的實驗室。在那里，他讓來自堆肥的細(xì)菌在燒杯里生長。后來，他收集了這些細(xì)菌產(chǎn)生的酶，并在其他植物上進行了測試。這樣做產(chǎn)生了效果，酶把植物分解成糖。
就像酸面團細(xì)菌需要它們的朋友來發(fā)揮作用一樣，辛格發(fā)現(xiàn)這些微生物只有當(dāng)它們來自不同的堆肥細(xì)菌群落才能產(chǎn)生有用的酶。辛格現(xiàn)在正在擴大他的計劃，其團隊正在一個叫做生物反應(yīng)器的巨大容器中培育細(xì)菌。在制造出大量的新酶之后，他可以測試它們是否比現(xiàn)有的酶更有效地將植物廢料轉(zhuǎn)化為燃料。
元基因組
辛格正在研究他的新酶，卻不知道是哪些細(xì)菌在制造它們。這并不奇怪，細(xì)菌是肉眼看不見的。即使有顯微鏡，區(qū)分兩個物種也很難。它們看起來不像兩種鳥類或花那樣截然不同?？茖W(xué)家需要一種不同的方法來區(qū)分細(xì)菌，并知道它們何時誕生了新的細(xì)菌。這項調(diào)查的關(guān)鍵時DNA。所有的生物體在他們的環(huán)境中都會釋放些DNA。在荷蘭生態(tài)研究所研究細(xì)菌的凱利·拉米雷茲（Kelly Ramirez）解釋稱：“這就像一個指紋，每個都是獨一無二的?！?/p>
擦洗櫥柜臺面，你可能會發(fā)現(xiàn)人類的DNA。也可能有些植物DNA(來自剛剛切好的蔬菜)，或幾種真菌的DNA。如果你養(yǎng)寵物，甚至可能會有些狗或貓的DNA。你也會得到一堆細(xì)菌DNA，因為細(xì)菌幾乎無處不在。所有被丟棄的基因片段都被稱為環(huán)境DNA（eDNA）。
圖6：超過1000名科學(xué)家正在共同努力對地球上所有的細(xì)菌進行分類，他們的項目被稱為地球微生物項目（Earth Microbiome Project）。到目前為止，他們已經(jīng)收集了超過10萬份細(xì)菌樣本
拉米雷茲指出，科學(xué)家可以利用這些基因指紋來發(fā)現(xiàn)新的細(xì)菌。他們只需要帶些泥土、海水或堆肥到實驗室，看看里面有什么。環(huán)境中所有遺傳物質(zhì)的總和被稱為元基因組(metagenome)。尼克把它想象成DNA湯，所有用于構(gòu)建不同生物體基因的分子都混雜起來?？茖W(xué)家們用計算機來解開這團亂麻。
計算機程序像篩子一樣過濾DNA湯?？茖W(xué)家們會從中尋找熟悉的基因序列模式，它們形成了生物體的DNA指紋。如果科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了他們無法識別的指紋，那可能是因為它來自新物種?？茖W(xué)家們可以將這些模式與熟悉的細(xì)菌指紋相比較，看看新細(xì)菌來自生命之樹的什么地方。比德爾解釋道：“我們現(xiàn)在可以在看不到的情況下發(fā)現(xiàn)新的微生物?！?/p>
生命之樹的細(xì)菌枝干正在以前所未有的速度長出新芽。30年前，地球上所有已知的單細(xì)胞生物都可以分成十幾個主要類群?，F(xiàn)在大約有120個已知的類群，而且每組細(xì)菌的數(shù)量每天都在增加。
小生命，大數(shù)據(jù)
當(dāng)你把數(shù)以百萬計的新細(xì)菌DNA序列加起來時，你會得到什么？大量的數(shù)據(jù)。美國阿貢國家實驗室的微生物學(xué)家杰克·吉爾伯特（Jack Gilbert）說，你可以把地球想象成一臺機器，把地球上所有的生態(tài)系統(tǒng)想象成機器的部件，所有這些關(guān)于細(xì)菌DNA的數(shù)據(jù)都是“了解組成機器部件以及它們?nèi)绾螀f(xié)同工作”的關(guān)鍵。
吉爾伯特的團隊正試圖將這些數(shù)據(jù)整理成地球上所有細(xì)菌的虛擬目錄，它被稱為地球微生物項目（Earth Microbiome Project）。全世界1000多名科學(xué)家正在幫助收集樣本。他們在不同的環(huán)境中尋找細(xì)菌，然后測試細(xì)菌DNA。到目前為止，研究人員已經(jīng)收集了10萬份樣本。他們已將深海細(xì)菌分類，在距離地球350公里的國際空間站上發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌，在熱帶雨林和公共廁所等普通場所發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌。
要了解不同生態(tài)系統(tǒng)是如何驅(qū)動“地球生命”這臺巨大機器的，首先要找出潛伏在那里的細(xì)菌，以及它們的原因。吉爾伯特說，了解細(xì)菌可以幫助我們回答有關(guān)地球如何運作的問題。細(xì)菌可以解釋為什么海洋中的珊瑚礁上充滿了生命，或者可以解釋為什么北美大草原的土壤很適合種植農(nóng)作物。這就是為何這項研究如此重要的原因，他說:“這是可以幫助我們更好地保護地球的知識?！?/p>
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