死土还在呼吸：一个意外实验，撼动「生命」的边界

十五年来，Sébastien Fontaine 一直在尝试「杀死」泥土。

这位供职于法国国家农业食品与环境研究院的生化学家，把土样密封进罐子，用伽马射线轰炸，彻底消灭其中的一切微生物。然后他坐下来，等待。

他在等待一件理所当然的事情发生：杀死了所有生命，土壤就会停止呼吸。等了几周，等了几个月——什么都没有。在显微镜下，被辐照的土壤里看不到任何生命迹象，但它仍在持续向外排放二氧化碳。这罐死土，拒绝停止呼吸。

一个偶然发现的「不可能事件」

这个意外开始于 Fontaine 本想建立的一项无聊基准测量。他只是想搞清楚：完全没有生命的土壤，本身会释放多少碳？

实验结果让他的同事们建议他「把这当成实验误差处理，继续往前走」。但 Fontaine 没办法这么做。他感知到的，是一个边界被某种东西触碰了。

他的团队重复实验，得到同样结果。他们试图把土壤「杀得更彻底」——叠加辐照、高压、高温——土壤还是在呼吸。电子显微镜下可以看到一些细胞结构，但 RNA 和 DNA 染色呈阴性，证明这些细胞确实已经死透了。他们甚至模拟污染，人为加入活微生物，发现碳排放立刻暴增——与此前观察到的「死土呼吸」截然不同的信号，说明之前看到的不是实验室污染。1

2013 年，初步结果发表在《生物地球科学》杂志上。许多审稿人持怀疑态度。Fontaine 决定花更多时间彻底查清楚。

六年后，死土里出现了克雷布斯循环

真正决定性的实验从 2018 年开始，博士生 Clémentin Bouquet 加入研究，系统分析了两组密封辐照土样——一组普通土壤，一组加了葡萄糖的土壤。

结论历时六年：在 第 1606 天和第 2442 天，土壤仍在消耗氧气、排放二氧化碳。葡萄糖组的排放量明显更高，暗示这种类代谢反应可以消化碳分子。1

更令人惊讶的是化学指纹。在仅存活了六个月的辐照土样中，Fontaine 的团队检测到克雷布斯循环（又称三羧酸循环）的 8 个中间产物中的 4 个——这是细胞线粒体里最核心的能量代谢过程，理论上需要精密的酶系统才能运转。而这些分子，是在辐照之后才在土壤中形成的。1

Fontaine 还设计了一个燃料电池实验：把接近五年龄的辐照土壤接入电路，测量流过的电流。结果比对照组（盐水）高出数倍——符合克雷布斯循环中电子传递链的信号。

土壤排列成循环箭头图案，隐喻非生物代谢反应的循环性质 — 死土中的克雷布斯循环信号 1

那么，是什么在驱动这一切？

科学界的第一个猜疑是：酶——死细胞释放出的酶，还残留在土壤里继续工作。

这个解释有一定道理。土壤中的铁氧化物、铝氧化物是已知的催化剂，可以加速葡萄糖衍生物的氧化反应。而且，确实有研究表明，部分酶脱离细胞后仍能短暂存活。1

但 Fontaine 对此不认同。他指出：任何已知的酶都不可能活上六年；而且死细胞释放出酶之后，其活性是「指数级衰减」的，不可能支撑如此长期稳定的反应。

争议目前仍然存在。柏林夏里泰大学医院的生化学家 Markus Ralser 认为，土壤里很可能还留有相当数量的酶，并不赞同简单的矿物催化解释；但他同时也认可，「彻底排除酶的影响，需要把土壤加热到破坏土壤结构本身的程度，技术上极难实现」。1

研究者 Clémentin Bouquet 手持装有辐照土壤的实验玻璃瓶 — Bouquet 在法国国家自然历史博物馆继续追寻前生命代谢反应的起源 1

一个真正让人坐立难安的问题

无论争议最终如何解决，这个实验已经把一个更深的问题推到台前：生命的化学，是否真的只属于生命？

渥太华大学有机化学家 Joseph Moran 的说法相当直白：「他们发现生命的化学不是生命独有的——那不过是地质的化学。」

这背后是一个已经活跃了十多年的「代谢优先」生命起源理论：与其说生命是「基因复制出来的」，不如说代谢反应先于生命出现在地球上，基因和酶系统是在此之后用来更精密地控制这些反应的工具。根据这一视角，生命的出现，不是从零开始建造一个精密机器，而是在一套已经运转的化学系统之上，加装了调控和记忆的装置。1

Moran 的研究表明，很多与葡萄糖代谢相关的化学反应，在没有酶和基因的情况下就可以自发进行。Fontaine 的实验在土壤这个「普通到不能再普通」的介质里再次提供了证据。

Bouquet 研究这个问题研究了多年，最后说出了也许是整篇论文最令人印象深刻的一句话：

「我觉得特别有意思的是，想象那些可能早于生命本身就存在的过程，就在我们脚下。」

「就在我们脚下」——这不只是修辞。如果土壤里的矿物质一直在催化类似生命代谢的化学反应，而这类反应在生命诞生之前就已经运转，那我们每次走在泥土上，其实都踩着一种比「生命」更古老的化学过程。

这对「生命是什么」的边界问题，不是一个整洁的答案，而是一个更难忽略的干扰。Fontaine 最初只是想量一个背景噪声，结果却挖到了问题本身。

原文：The Dirt That Refused To Die | Quanta Magazine，Siddhant Pusdekar，2026 年 6 月 1 日

参考ソース

1The Dirt That Refused To Die