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南极冰封湖中发现古老生命为重大突破

神奇动物在哪里

发布时间:2019年02月01日
来源:中国科学报(2019-02-01) 作者:程唯珈 

地球表面常年严寒的地方莫过于南北两极,而南极大陆更是全世界最冷的大陆。这片大陆被厚达上千米的冰层覆盖着,已经冰封了上千万年。谁能想到,厚实的冰层之下竟然潜藏着别样的风貌。

据《自然》杂志日前报道,美国科学家在距离南极点600公里的一处冰封湖面下,发现了令人惊讶的古老生命迹象—— 一种微小的甲壳类动物与缓步类动物(俗称水熊虫)的遗骸。尽管目前尚不明确湖面下是否还有动物幸存,但这一发现已足够令人震惊。

惊人发现

南极冰川下的默瑟湖是一个几百年不受干扰的水体。一直以来,人类只能通过穿透冰层的雷达和其他遥感技术间接看到湖泊。去年12月底,由美国国家科学基金会资助的研究人员成功打通冰层,将探测仪器送达湖中并取得沉积物样本。

当科学家在显微镜下观察湖泊的淤泥时,内布拉斯加大学林肯分校的古微生物学家David Harwood如期看见了光合藻类的残骸。他还在透明的硅藻碎片中发现了一个不寻常的东西:一种虾状甲壳类动物的壳。它的腿还连着,甲壳上有斑点,颜色也发生了变化。

科学家很快又发现了甲壳类动物的另一块碎片,这块甲壳呈健康的琥珀色,仍然覆盖着细嫩的毛发。“看起来真的很新鲜,就像活着的东西。”Harwood说。

为排除此次发现是设备污染所致的可能性,Harwood团队清洗设备后取回了更多的泥浆。这次,他打捞出更多的甲壳类动物和缓步类动物的遗骸。

“这绝对让人大吃一惊。”加州大学圣克鲁兹分校冰川学家Slawek Tulaczyk介绍,自20世纪90年代开始,他便研究从冰川下方取回的沉积物,虽然以往的湖水中充满微生物,但没有发现过更高级生命的迹象。

未解谜题

据报道,此次发现的看起来像蠕虫的八条腿缓步类动物,类似于已知栖息在潮湿土壤中的物种,很可能来自冰川覆盖的小湖泊。

研究人员推测,在1万年前,气候处于短暂的温暖时期,这些生物曾经居住在距离此处约50公里处的山脉池塘和溪流中。随着气候变冷,冰块“扼杀”了这片生命绿洲。

杨百翰大学动物生态学家Byron Adams注意到,这些生命同曾生活在距默瑟湖几百公里的干燥谷以及距该湖泊几十公里的横贯南极山脉中的群落有相似之处。然而,此类动物如何从远处到达这里,仍是一个未解之谜。

Adams怀疑,它们死后的某个时刻,尸体被水流冲到默瑟湖。南极冰盖在5万年到1万年前曾有段时间变得很薄,可能导致海水携带着这些生物在浮冰下流动。当冰盖恢复正常时,它们就被困在了冰层下面。因为与湖中发现的硅藻等其他古代生物相比,这些尸体都很年轻。

“默瑟湖发现的东西令人惊叹的一点是,它并非超级古老。它们没死那么久。”Adams表示,通过确定这些生物多久以前生活,以及它们需要什么样的环境,生物学家可以了解南极洲过去的连续暖期和冷期。

科学家将尝试用碳定年法确定水下生物的年龄,并尝试对这种缓步类动物进行DNA测序,届时可能给出答案。未来他们会将这部分历史与其他研究结合,揭示更多关于几千年前南极洲冰川退缩的情况。

重大突破

对于此次发现,中国南极科考队员也是激动万分。在接受采访时,多名专家表示这是人类南极科考历史上重大的突破。

两赴南极科考的中国科学院西北生态环境资源研究院副研究员李传金告诉《中国科学报》,目前国际上诸多国家的科学家都在南极尝试钻取和研究冰下湖中的生物记录,但由于厚厚冰层的阻隔,且要保持钻取过程中绝对的零污染,目前国际上鲜有成功的先例。此次《自然》报道的默瑟湖中古老生物的发现可能是南极冰下湖研究的首例。

中国科学技术大学地球和空间科学学院教授孙立广表示:“在对冰芯和水体中的藻类、沉积层中的甲壳类动物精确定年后,冰下湖究竟是冰盖下面的冰受地热影响融化成湖,还是冰体移动过程中由海水或湖水流动聚集形成,可能会有新的结论。”

“能在南极的核心区域发现生命迹象是极为罕见的。”自然资源部第二海洋研究所研究员、资深极地专家王自磐曾17次参加极地科考与探险。他告诉《中国科学报》,此次发现的缓步类动物水熊虫残骸,有助于科学家了解南极生命在过去几万到十几万年间的生态过程及其对环境变化响应的信息。

“尽管水熊虫可以通过降低自身的新陈代谢进入休眠状态,并以此存活,但是目前的环境不利于唤醒生命和实现机体的恢复。”他说。

李传金介绍,我国一直致力于南极极端条件下环境、气候、微生物等科学的研究,目前正在东南极冰穹A开展钻取的深冰芯计划将为研究过去百万年尺度南极的气候演变以及南极冰盖的形成和发育提供样品,未来中国也会在合适地点进行冰下湖的钻探和研究。

他表示,此次发现及后续的研究结果将会为人们系统认识南极冰盖的形成历史和极端环境提供重要基础材料。

[责任编辑:dc]

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