全球變暖加劇導(dǎo)致融冰或令遠(yuǎn)古細(xì)菌重生

據(jù)《科學(xué)美國人》網(wǎng)站報(bào)道，那些冰封在南極和格陵蘭巨厚冰蓋下的古老生命正在靜靜等待重生。就像是來自遙遠(yuǎn)過去的時(shí)間膠囊，南極和格陵蘭這樣的冰川環(huán)境提供了一種可能性，讓那些微小的生命體得以生存下來。它們的歷史可能比人類誕生的時(shí)間還要早，這個(gè)失落的世界一直被凍結(jié)在冰川之下，度過變化的氣候和漫長的時(shí)間。而現(xiàn)在，它們或許即將再次獲得自由。

不要以為這樣的情景遙不可及，隨著冰川加速融化，這樣的場景或許已經(jīng)近在眼前。這種情況一旦發(fā)生，中更新世以來就被冰封的古老細(xì)菌和其它現(xiàn)代世界聞所未聞的微生物就將重新進(jìn)入環(huán)境當(dāng)中。中更新世距今大約75萬年，當(dāng)時(shí)曾經(jīng)發(fā)生了顯著的氣候轉(zhuǎn)變。

巨厚的冰蓋環(huán)境原先曾被科學(xué)家們認(rèn)為是過分嚴(yán)酷因而無法支持生命存活的，但是現(xiàn)在我們已經(jīng)知道情況并非如此，這一環(huán)境事實(shí)上是一個(gè)巨大的微生物冷藏庫。據(jù)估算，所有被冰封在冰蓋當(dāng)中或冰蓋下方的微生物細(xì)胞總數(shù)幾乎相當(dāng)于全球總?cè)丝诘?000倍。

約翰·普利斯庫（John Priscu）是美國蒙大拿州立大學(xué)教授，南極微生物研究方面的開拓者。他指出，將自己置于深度冷凍狀態(tài)冰封于冰川之中是微生物的一種進(jìn)化策略，它們可以借此保存自己的基因藍(lán)圖，等待未來重生的機(jī)會。他說：“這是一種保存基因庫的方式。你將某樣?xùn)|西放在冰雪之中，然后100萬年后冰雪消融，它又再次出現(xiàn)了?！?/p>

基因冷藏庫

普利斯庫在過去的28年內(nèi)一直在研究南極大陸上他稱之為“冰雪中的蟲子”的微生命體。南極大陸擁有地球上最古老的冰層。其中有一部分冰層的歷史可以追溯到100萬年前，甚至有一部分冰層的歷史超過800萬年。普利斯庫說：“在這些冰層中蘊(yùn)藏著很多歷史?！?/p>

這些歷史中，很大一部分至今仍然充滿生機(jī)。普利斯庫本人曾經(jīng)在距今42萬年的古老冰芯中發(fā)現(xiàn)活著的細(xì)菌，并且它們還能在被提取出來之后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)照常生長。還有一些研究者還報(bào)告在更加古老的冰芯中發(fā)現(xiàn)活體細(xì)菌的案例。

這些冰層環(huán)境讓這些細(xì)菌擁有了一種近似“永垂不朽”的狀態(tài)，冰層就像一個(gè)巨型冷藏庫，幫助它們保存它們的基因藍(lán)本，讓它們得以在環(huán)境條件允許的情況下重見天日。喬納森·卡拉森（Jonathan Klassen）是威斯康辛大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家，博士后研究員。他說：“這正是冰川的有趣之處，它充當(dāng)了基因物質(zhì)的冷藏庫。因此一些原本已經(jīng)滅絕消失的物種就有機(jī)會重見天日?！?/p>

那樣的場景將會導(dǎo)致出現(xiàn)冰川版的《侏羅紀(jì)公園》嗎？科學(xué)家們并不這么認(rèn)為。因?yàn)槟軌蛟诒w下寒冷，黑暗，壓力巨大的極端環(huán)境中熬過如此漫長時(shí)間，并且?guī)缀鯖]有任何食物來源的，也就只有某些種類的微生物而已。

除此之外，隨著溫室效應(yīng)導(dǎo)致的全球變暖在兩極地區(qū)表現(xiàn)的更加明顯，科學(xué)家們對冰層中封存的微生物便愈加關(guān)注。研究人員正試圖弄清這些微生物如何能挺過如此漫長時(shí)間的極端環(huán)境并存活下來，它們中的一些看起來已經(jīng)在近乎完全靜止的狀態(tài)下度過了上百萬年。這樣的研究將有助于我們對其它生活在各種不同極端環(huán)境中生命狀態(tài)的理解，如一些冰凍的衛(wèi)星，以及月球等等。

甲烷氣體釋放

然而更大的隱患還在后面。隨著冰層加速消融，大量沒掩埋和冰封的有機(jī)物將暴露出來并開始腐爛，這將產(chǎn)生大量的二氧化碳和甲烷。這些都是溫室氣體，它們進(jìn)入大氣層將可能引發(fā)的效應(yīng)已經(jīng)引起了氣候研究專家們的普遍擔(dān)憂。除了對大氣造成的影響，大量微生物涌入海洋也必將對海洋生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成挑戰(zhàn)，讓海洋脆弱的化學(xué)環(huán)境更加岌岌可危。

甚至，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)即便是在冰封在冰雪之中，這些微生物竟然還在進(jìn)行著進(jìn)化。他們相互之間交換DNA物質(zhì)并發(fā)生變異，獲得新的特征。盡管這些習(xí)慣生活的寒冷環(huán)境中的微生物似乎并不會對溫血生命構(gòu)成什么威脅，但是它們確實(shí)將可能排擠并驅(qū)逐現(xiàn)代的其它細(xì)菌和微生物物種，這樣的情景將會造成何種后果我們現(xiàn)在還不甚了解。

路易斯安那州立大學(xué)微生物學(xué)家布蘭特·克里斯特納（Brent Christner）指出，這些被冰封的細(xì)菌體，在經(jīng)歷數(shù)十萬年的休眠之后，一旦環(huán)境條件允許，它們?nèi)匀痪邆湔ＩL繁殖的能力?？死锼固丶{是該校生物科學(xué)系助理教授，他曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過采自75萬年前，至今仍然存活的細(xì)菌樣本。他說：“當(dāng)我們審視我們所能取得的最古老冰芯樣本時(shí)，我們意識到那里仍然存在存活著的細(xì)菌體。”

這是一件大事，因?yàn)榭茖W(xué)家們?nèi)匀粺o法理解一個(gè)生命體是如何能夠在休眠狀態(tài)下經(jīng)歷75萬年之久卻仍然維持生命的。

石器時(shí)代的古老來客

事實(shí)已經(jīng)證明，將自己冰封在冰雪之中是微生物體保存自己的最佳方式。在冰川下方，它們似乎會將自己調(diào)整成某種最低限度的活動狀態(tài)，以此保存自己的DNA物質(zhì)，并在漫長的時(shí)間內(nèi)不斷修復(fù)自身由于輻射，氧化和其它破壞作用導(dǎo)致的損傷。克里斯特納認(rèn)為，以這種方式，這些細(xì)菌幾乎可以永遠(yuǎn)這樣休眠下去。

然而這些生存于石器時(shí)代的古老細(xì)菌體在經(jīng)歷了如此漫長的時(shí)間之后自身也確實(shí)付出了一定的代價(jià)?？死锼固丶{發(fā)現(xiàn)，冰層中越是古老的微生物體，恢復(fù)生命體征所需要的時(shí)間也就越久。

這些微生物體的出現(xiàn)給了科學(xué)家們一個(gè)極好的機(jī)會，去對過去的古老基因組展開研究，并且可以通過這些生活在溫暖和寒冷不同氣溫下的古代細(xì)菌去了解地球過去的氣候模式。蒙大拿州立大學(xué)微生物生態(tài)學(xué)助理研究教授克里斯蒂·法羅曼（Christine Foreman）表示：“你可以將冰層視作時(shí)間博物館，或者通向過去的窗子。”法羅曼目前正在對采自南極，距今6萬多年前的沉積物進(jìn)行研究。

而對于普利斯庫來說，最基本的問題，至少在古氣象學(xué)領(lǐng)域，是要確定這些不同的細(xì)菌群落是否是代表了分別生活在冰期和間冰期的不同生態(tài)群落？他說：“如果考慮我們現(xiàn)在所處的溫暖時(shí)期，那么100萬年前的時(shí)候微生物是否有所不同？”

普利斯庫希望明年冬季他將能夠嘗試回答這個(gè)問題，那時(shí)候他將和一個(gè)美國考察隊(duì)一起前往南極洲西部，他們將在那里鉆探考察一條冰層下方的溪流。這條溪流流淌在南極大陸被冰雪覆蓋之前，距今已經(jīng)有超過2000萬年之久。在這條冰下河流中存在著當(dāng)時(shí)生活其中的微生物樣本。

這項(xiàng)計(jì)劃是近期即將進(jìn)行的3項(xiàng)類似的冰層鉆探計(jì)劃之一，它們共同的目標(biāo)都是將冰蓋下方封存的古老生物樣本帶上來進(jìn)行研究。這些項(xiàng)目包括：今年2月份，一個(gè)俄羅斯團(tuán)隊(duì)在遙遠(yuǎn)的南極大陸東部向下鉆探超過兩英里，打穿了東方湖上覆的冰蓋，這是一個(gè)和北美伊利湖面積相當(dāng)?shù)木扌捅潞蠹s在2500萬年前開始便已經(jīng)被冰雪覆蓋；而一群英國科學(xué)家則同樣正計(jì)劃在南極大陸西部鉆探一個(gè)被大約1英里厚度冰層覆蓋的冰下湖。

史前瘟疫？

在冰層中進(jìn)行如此之深的鉆探搜尋生命體的做法也讓人不得不聯(lián)想到一種可怕的可能性：是否有可能這樣做會喚醒曾經(jīng)被封存的可怕瘟疫，讓它們再次重見天日，肆虐人群？

對此，來自美國俄亥俄州博林格林州立大學(xué)生命科學(xué)系的進(jìn)化生物學(xué)家斯科特·羅杰斯（Scott Rogers）教授表示：“為了在冰雪環(huán)境中求得生存，這些微生物可能已經(jīng)經(jīng)歷一部分進(jìn)化適應(yīng)，這給了這些致病菌一定的優(yōu)勢?！币话闱闆r下，一旦人體對某種病原產(chǎn)生抗體，那么這種病原便將很難再次對人體構(gòu)成威脅。“然而如果某些病菌適應(yīng)了冰雪環(huán)境，并因此發(fā)生了局部變異，當(dāng)它們再次重見天日時(shí)，我們的機(jī)體已經(jīng)無法識別它們，對它們已經(jīng)不具備抗體，它們將再次變得有威脅。”

羅杰斯曾經(jīng)在格陵蘭的冰層下發(fā)現(xiàn)距今14萬年，但仍然存活的病毒樣本，他相信存在一些生命力特別頑強(qiáng)的病毒，如導(dǎo)致脊髓灰質(zhì)炎的病毒毒株，它們可以經(jīng)受冰雪的封存并在此后卷土重來。不過他和其它大多數(shù)科學(xué)家都并不認(rèn)為極地冰雪的融化將會導(dǎo)致類似好萊塢大片《傳染病》中所描述的那種全球性的傳染性疾病大爆發(fā)。人類和其它大多數(shù)動物都已經(jīng)經(jīng)過進(jìn)化適應(yīng)了較為溫暖的氣候環(huán)境，他們難以在冰雪下存活。而病毒在這種氣候條件下則并沒有什么優(yōu)勢，顯得相當(dāng)脆弱。他說：“這樣的幾率并非是零，但是也相當(dāng)接近于零?！?/p>

另外一種更加顯著的可能性是冰雪的消融將會導(dǎo)致大量古老的微生物基因物質(zhì)流入大海，和現(xiàn)代生命體的基因物質(zhì)相混合，讓海洋環(huán)境中突然充斥大量陌生的有機(jī)物質(zhì)。羅杰斯相信這種情況事實(shí)上現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生。他說：“我們認(rèn)為冰雪消融正無時(shí)不刻地進(jìn)行著，舊的基因組分正不斷和新的基因組分發(fā)生融合。”而根據(jù)克里斯特納的觀點(diǎn)，這些重見天日，甚至可以說經(jīng)歷重建的微生物體最有可能被發(fā)現(xiàn)的地方便是在海洋中。地球的冰川和冰川下方沉積物中蘊(yùn)含的微生物細(xì)胞和碳組分總量超過了地球表面所有湖泊和河流中的相應(yīng)組分，這是巨大的有機(jī)物質(zhì)儲藏庫，一旦冰雪消融，這些物質(zhì)都將最終匯入大海。

克里斯特納說：“潛在的氣候變化趨勢是將更多的營養(yǎng)物質(zhì)送入海洋生態(tài)系統(tǒng)中。”一種可能的圖景是：海水中營養(yǎng)物質(zhì)的增加將會導(dǎo)致海洋微生物的爆發(fā)性增長，從而消耗光海水中的氧氣。這將摧毀魚類生態(tài)體系，加劇海洋中現(xiàn)在已經(jīng)開始出現(xiàn)的大量死亡現(xiàn)象。

蒙大拿州立大學(xué)的法羅曼表示：“我們習(xí)慣上總是將海洋視作某種巨大的容器，可以容納一切。但是我們現(xiàn)在知道這樣的想法并不正確。存在一個(gè)臨界點(diǎn)，一旦越過這一限度事情就會發(fā)生變化。但是我們暫時(shí)卻并不清楚這一臨界點(diǎn)位于何處?！?/p>

巨量有機(jī)物質(zhì)的釋放

消融的冰川同樣將釋放出巨量的有機(jī)體，這些有機(jī)體暴露于溫暖的環(huán)境中，從而開始迅速腐爛?？茖W(xué)家們估計(jì)，曾經(jīng)被封存在冰川中和冰川下方的大量含碳物質(zhì)一旦被轉(zhuǎn)化為二氧化碳，將相當(dāng)于全世界10年內(nèi)所有機(jī)動車釋放出的尾氣總和。當(dāng)然并非所有含碳物質(zhì)都會直接被轉(zhuǎn)化為溫室氣體，但是任何一點(diǎn)二氧化碳排放都將加劇目前嚴(yán)峻的狀態(tài)。普利斯庫說：“這是一個(gè)必須加以考慮的巨大碳儲存庫。碳循環(huán)非常重要，尤其是對于氣候變化而言，我們必須考慮這一點(diǎn)。”

因此研究人員指出，盡管這些從冰雪封存下被釋放出來的微生物體或許并不太可能像科幻電影中所描述的那樣變成肆虐全球的致命殺手，但它們的出現(xiàn)將確實(shí)的為我們的將來帶來另一種隱憂。當(dāng)將其它顯示全球氣候發(fā)生轉(zhuǎn)變的表現(xiàn)考慮在內(nèi)——不斷上升的海平面，發(fā)生改變的生物棲息地，　不斷減小的行星總體反照率，等等，我們的星球系統(tǒng)已經(jīng)開始失去平衡，或許這些被從冰雪下釋放出來的微生物，它們所能造成的最大潛在威脅便是它們會不會成為壓垮地球整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的最后一根稻草？

普利斯庫將今天我們所處的氣候狀態(tài)比作一個(gè)被按下的電燈開關(guān)。他說：“如果你按住電燈開關(guān)卻不按到底，燈就會開始閃爍。我想這就是我們現(xiàn)在所面臨的狀態(tài)。我們正在按下按鍵，一切變得非常脆弱，很快它就可能越過某一個(gè)門檻并進(jìn)入一種新的狀態(tài)模式。一旦發(fā)生那樣的情況，是否還能再次回到原來的狀態(tài)？我們不知道?；蛟S我們就將再也無法回去了?！?/p>

來源：新浪科技 　

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