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全球变暖加剧导致融冰或令远古细菌重生

2019/08/16 来源:南宁信息港

导读

全球变暖加剧导致融冰或令远古细菌重生南极巨厚的冰川下方的古老生命正在静静等待重生,随着全球变暖的加剧,冰川融化,这些古老有机体和生命体将

全球变暖加剧导致融冰或令远古细菌重生

南极巨厚的冰川下方的古老生命正在静静等待重生,随着全球变暖的加剧,冰川融化,这些古老有机体和生命体将终进入现代环境系统。它们将会造成何种影响,科学家们尚不清楚

北京时间4月25日消息,据《科学美国人》站报道,那些冰封在南极和格陵兰巨厚冰盖下的古老生命正在静静等待重生。就像是来自遥远过去的时间胶囊,南极和格陵兰这样的冰川环境提供了一种可能性,让那些微小的生命体得以生存下来。它们的历史可能比人类诞生的时间还要早,这个失落的世界一直被冻结在冰川之下,度过变化的气候和漫长的时间

。而现在,它们或许即将再次获得自由。

不要以为这样的情景遥不可及,随着冰川加速融化,这样的场景或许已经近在眼前。这种情况一旦发生,中更新世以来就被冰封的古老细菌和其它现代世界闻所未闻的微生物就将重新进入环境当中。中更新世距今大约75万年,当时曾经发生了显著的气候转变。

巨厚的冰盖环境原先曾被科学家们认为是过分严酷因而无法支持生命存活的,但是现在我们已经知道情况并非如此,这一环境事实上是一个巨大的微生物冷藏库。据估算,所有被冰封在冰盖当中或冰盖下方的微生物细胞总数几乎相当于全球总人口的1000倍。

朱利·帕拉斯博士(JuliePalais)(左)和安萨斯·奥斯(AnaisOrsi)(右)正在一个冰洞中进行考察,他们的研究得到美国国家自然科学基金会的资助

约翰·普利斯库(JohnPriscu)是美国蒙大拿州立大学教授,南极微生物研究方面的开拓者。他指出,将自己置于深度冷冻状态冰封于冰川之中是微生物的一种进化策略,它们可以借此保存自己的基因蓝图,等待未来重生的机会。他说:“这是一种保存基因库的方式。你将某样东西放在冰雪之中,然后100万年后冰雪消融,它又再次出现了。”

基因冷藏库

普利斯库在过去的28年内一直在研究南极大陆上他称之为“冰雪中的虫子”的微生命体。南极大陆拥有地球上古老的冰层。其中有一部分冰层的历史可以追溯到100万年前,甚至有一部分冰层的历史超过800万年。普利斯库说:“在这些冰层中蕴藏着很多历史。”

这些历史中,很大一部分至今仍然充满生机。普利斯库本人曾经在距今42万年的古老冰芯中发现活着的细菌,并且它们还能在被提取出来之后在实验室内照常生长。还有一些研究者还报告在更加古老的冰芯中发现活体细菌的案例。

这些冰层环境让这些细菌拥有了一种近似“永垂不朽”的状态,冰层就像一个巨型冷藏库,帮助它们保存它们的基因蓝本,让它们得以在环境条件允许的情况下重见天日。乔纳森·卡拉森(JonathanKlassen)是威斯康辛大学进化生物学家,博士后研究员。他说:“这正是冰川的有趣之处,它充当了基因物质的冷藏库。因此一些原本已经灭绝消失的物种就有机会重见天日。”

那样的场景将会导致出现冰川版的《侏罗纪公园》吗?科学家们并不这么认为。因为能够在冰盖下寒冷,黑暗,压力巨大的极端环境中熬过如此漫长时间,并且几乎没有任何食物来源的,也就只有某些种类的微生物而已。

除此之外,随着温室效应导致的全球变暖在两极地区表现的更加明显,科学家们对冰层中封存的微生物便愈加关注。研究人员正试图弄清这些微生物如何能挺过如此漫长时间的极端环境并存活下来,它们中的一些看起来已经在近乎完全静止的状态下度过了上百万年。这样的研究将有助于我们对其它生活在各种不同极端环境中生命状态的理解,如一些冰冻的卫星,以及月球等等。

甲烷气体释放

然而更大的隐患还在后面。随着冰层加速消融,大量没掩埋和冰封的有机物将暴露出来并开始腐烂,这将产生大量的二氧化碳和甲烷。这些都是温室气体,它们进入大气层将可能引发的效应已经引起了气候研究专家们的普遍担忧。除了对大气造成的影响,大量微生物涌入海洋也必将对海洋生态系统构成挑战,让海洋脆弱的化学环境更加岌岌可危。

甚至,科学家们还发现即便是在冰封在冰雪之中,这些微生物竟然还在进行着进化。他们相互之间交换DNA物质并发生变异,获得新的特征。尽管这些习惯生活的寒冷环境中的微生物似乎并不会对温血生命构成什么威胁,但是它们确实将可能排挤并驱逐现代的其它细菌和微生物物种,这样的情景将会造成何种后果我们现在还不甚了解。

路易斯安那州立大学微生物学家布兰特·克里斯特纳(BrentChristner)指出,这些被冰封的细菌体,在经历数十万年的休眠之后,一旦环境条件允许,它们仍然具备正常生长繁殖的能力。克里斯特纳是该校生物科学系助理教授,他曾经发现过采自75万年前,至今仍然存活的细菌样本。他说:“当我们审视我们所能取得的古老冰芯样本时,我们意识到那里仍然存在存活着的细菌体。”

这是一件大事,因为科学家们仍然无法理解一个生命体是如何能够在休眠状态下经历75万年之久却仍然维持生命的。

石器时代的古老来客

事实已经证明,将自己冰封在冰雪之中是微生物体保存自己的方式。在冰川下方,它们似乎会将自己调整成某种限度的活动状态,以此保存自己的DNA物质,并在漫长的时间内不断修复自身由于辐射,氧化和其它破坏作用导致的损伤。克里斯特纳认为,以这种方式,这些细菌几乎可以永远这样休眠下去。

然而这些生存于石器时代的古老细菌体在经历了如此漫长的时间之后自身也确实付出了一定的代价。克里斯特纳发现,冰层中越是古老的微生物体,恢复生命体征所需要的时间也就越久。

这些微生物体的出现给了科学家们一个极好的机会,去对过去的古老基因组展开研究,并且可以通过这些生活在温暖和寒冷不同气温下的古代细菌去了解地球过去的气候模式。蒙大拿州立大学微生物生态学助理研究教授克里斯蒂·法罗曼(ChristineForeman)表示:“你可以将冰层视作时间博物馆,或者通向过去的窗子。”法罗曼目前正在对采自南极,距今6万多年前的沉积物进行研究。

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