作者:唐凤 来源:中国科学报 发布时间:2013-2-19 7:58:45
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科学家在南极冰下湖泊首次发现生命
无需光合作用,或揭开地外生命之谜

 
800米冰下隐藏着一个微生物生态系统。图片来源:Alberto Behar
 
本报讯(记者唐凤)冰川学家John Priscu刚刚结束48小时的曲折旅行,从南极洲回到美国西海岸。即使现在,他还在跟难以忍受的时差作斗争。但是,疲劳并没有掩盖住Priscu的兴奋之情。
 
数周高强度南极洲野外工作后,Priscu研究小组成为首个在冰雪大陆湖泊深处发现生命的南极考察队。“惠兰斯湖深处确实藏匿着生命,证据显示冰盖下存在一个巨大的湿地生态系统,并且微生物系统活跃。”他说。
 
这个湖泊的水体面积约有60平方公里,坐落在南极洲西部的罗斯冰架边缘。为了触及这个藏于冰下的湖泊,美国蒙大拿州立大学冰川学家Priscu和同事们不得不钻透800米的冰层。
 
该考察队使用环境友好型热水钻井技术破冰而入,并继续挖凿,1月28日,他们终于成功到达目的地点。但是,研究人员发现这个水体的深度仅有2米或再深一点,这比地震勘测结果显示的10~25米浅得多。不过Priscu注意到这个湖泊可能存在更深的区域。
 
Priscu研究小组将一架摄像机沿着钻孔向下探入,以确保这个钻孔的宽度能够允许取样设备安全探入及返回。试验证明钻孔宽度合适,于是Priscu及其同事开始了紧张的取样工作。研究人员共收集到了30升左右的湖水液体,并从湖底部采集到8种沉积岩心样本。
 
这些宝贵的样本被取出后,Priscu和同事迅速进行现场研究,冰下湖泊的神秘面貌开始在显微镜下慢慢展现。研究发现,无论是惠兰斯湖的水体还是沉积物,都包含大量微生物,而且这些微生物不需要阳光便能够存活。
 
研究人员的计算结果显示,每毫升湖水中约包含1000个细菌,相当于海洋丰富微生物群的1/10。Priscu还提到,在培养皿中,这些细菌显示出良好的生长态势。
 
“好极了,这些发现极为重要。”英国布里斯托大学南极研究学者Martin Siegert表示。Siegert也是英国埃尔斯沃斯湖考察队队长,该湖是南极另一个冰下湖泊。去年12月,Siegert带领考察队来到这里,但不幸的是,技术性困难让他们的考察折戟沉沙。
 
接下来,科学家将进一步研究美国考察队挖掘出的冰下生命,以确定其DNA序列和其他自然特质。“基础工作大约需要至少一个月的时间。”Priscu说,“当然,我们都渴望能够立刻知道,它们是谁,它们的生命周期怎样。”
 
研究人员希望能够了解冰下微生物的生存策略,以及发现暗含地外生命可能形态的线索。例如,人们认为木卫二存在广阔的地下海洋,在这种极端环境下,可能存在相似的生命。
 
当然,离开阳光,光合作用无法进行,惠兰斯湖的细菌只能从其他的渠道获得能量。其食物来源可能是有机物,或者类似在金矿和深海热泉口附近发现的“化能营养型”物质等,细菌也可能依赖化学反应生存下去,例如南极基岩中的矿物质和溶解在湖水中的二氧化碳产生的反应。
 
“我们能够瞥见南极洲冰下世界的一隅,我确信我们的结论能够改变人们对这片大陆的审视方法。”Priscu说。
 
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对于南极大陆而言,2012年的冬天是一个繁忙的研究季节——共有3个独立的研究团队希望从埋藏在冰层深处的湖泊中带回有生物体存在的证据。这3个研究团队可谓各有悲喜。2012年12月,由于技术问题,试图钻透位于冰川下的埃尔斯沃斯湖的英国南极考察队被迫中止了自己的使命。而今年1月是个丰收的月份,俄罗斯人终于拿到了来自沃斯托克湖的首个样本。美国研究团队也于28日宣布,已经成功从惠兰斯湖冰流中取回了首个沉积物与水样本。
 
上世纪70年代,人们通过机载雷达探通技术预测出南极冰层下湖泊的存在,而直到1996年,最大的冰川——兰伯特冰川下的沃斯托克湖才被发现。到现在为止,已经发现的冰川下湖泊不少于70个。这些湖泊在保护与大气层隔绝数百万年的原始环境方面可能起着独特的作用。
 
《中国科学报》 (2013-02-19 第2版 国际)
 
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