南极冰川下的古生态系统

作者:胡德良    文章来源:光明日报    点击数:    更新时间:2009-8-4

  在南极冰川下被封存了将近200万年之久的一个生态系统中,科学家发现了生命。他们提出:这些微生物通过硫和铁来吸收能量,在黑暗和无氧的水域中生存下来。这些发现为科学家提供了新的认识,使其了解到生命是如何度过“冰雪地球”时期的,同时也提供了线索,表明在其他不可生存的环境中(如在火星上以及被冰覆盖的木星卫星——木卫二上),也可能存在生命。

  南极干谷中泰勒冰川下面的湖泊流出细小的咸水流,被称为“血色瀑布”。该湖泊位于冰面以下400米处,从冰川的末端流出,富铁的水质遇到空气后生锈,流经冰面时染上一片橘红色的痕迹。该冰下湖泊起初是海洋峡湾系统的一部分,在150万至200万年以前,泰勒冰川将其封闭起来,一直被封存在冰下。湖水的偶尔外流使研究人员不用钻探,也不用冒险污染这个隔离的环境,就可以进行探索。

  目前供职于达特茅斯学院的地球微生物学家吉尔·米库基在6年内采集了血色瀑布的水样。多次实验表明:水中几乎没有氧气,却拥有一个至少包含17种不同微生物的生态群落。然而,在没有光线与氧气的情况下,它们何以存活如此之久呢?

  米库基及其研究小组发现了3个主要线索:首先,对这些微生物的遗传分析表明,它们跟利用硫酸盐而不用氧气进行呼吸的其他微生物密切相关;其次,对硫酸盐中的氧分子所进行的同位素分析显示,这些微生物不断地将某种形式的硫酸盐进行转化,并没有直接用来呼吸;第三,水中富含可溶解的亚铁,只有当这种微生物将不能溶解的三价铁转化为可溶于水的亚铁形式时,才会发生这种情况。研究小组在不久前出版的《科学》杂志报道:“最好的解释是,这些微生物拿硫酸盐作为一种催化剂,以便利用三价铁进行呼吸,代谢多年前封存于其中的少量有机质。实验表明这种情况是有可能发生的,但是在自然环境中从未观察到。”

  “我认为这是一项非常有意义的研究”,马里兰大学帕克分校的生物地球化学家艾伦·考夫曼说。他指出:“该研究展示出一个奇妙的新环境,我们可以通过探索这个环境来了解边缘地带的生命。”“我们在地球上所发现的像这样的地方很可能跟火星冻土以下的生命栖息地最为类似”,加州大学圣克鲁兹分校的冰川学家斯拉维克·图拉吉克说。他指出,紫外辐射和其他危害很可能将生命封锁在那颗红色行星的表面下。

独特的微生物出现在血色瀑布中富铁缺氧的水域。资料图片

  (胡德良译自美国《科学》杂志网站原著:Jackie Grom)

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