大约从 1550 年到 1850 年,一场被称为“小冰期”的全球性寒流导致整个北极地区出现了超大冰川。在加拿大的埃尔斯米尔岛,泪珠冰川将其冰冻的舌头伸过大地,吞噬了一小丛苔藓。
自 1850 年以来,随着人类发现抗生素、访问植物,这种植物就被冰冻在 100 英尺厚的冰层下。并燃烧了2万亿吨化石燃料。
得益于这一最新的探索,进化生物学家凯瑟琳·拉法奇在几个世纪后到达了泪珠融化的边缘,找到了该物种的簇状结构水霉终于摆脱了冰冷的埋葬。苔藓已经褪色和撕裂,但呈现出翠绿的色调——这可能是生命的迹象。
故事常常凸显地球生态系统的摇摇欲坠的脆弱性。当联合国报告说我们星球上有 100 万种动植物物种面临灭绝的幽灵。
但对于一些特殊的物种来说,冰盖和永久冻土的融化开始揭示出另一种说法——令人惊讶的生物恢复能力。
在变暖的北极,研究人员正在发现被冷冻并被认为已经死亡数千年的生物体,它们可以重新孕育生命。这些冰河时代的僵尸从简单的细菌到多细胞动物,它们的耐力促使科学家们改变他们对生存意味着什么的理解。
在阿尔伯塔大学研究苔藓的拉法奇说:“你不会认为任何埋藏了数百年的东西都是可行的。”
2009年,她的团队在泪滴冰川边缘搜寻,收集因冰川萎缩而喷出的黑色植物物质。他们的目标是记录很久以前构成岛上生态系统基础的植被。
“这种材料一直被认为是死的。但当看到绿色组织时,我想,‘嗯,这很不寻常’,”拉法奇谈到她发现的有数百年历史的苔藓簇时说道。
她将数十个这些奇怪的样本带回埃德蒙顿,并在明亮、温暖的实验室中为它们提供了营养丰富的土壤。几乎三分之一的样本迸发与新芽和叶子。
“我们非常震惊,”拉法奇说。经过数百年的深度冷冻,苔藓几乎没有产生任何不良影响。
被冻成固体的状态下生存并不容易。锯齿状的冰晶可以撕碎细胞膜和其他重要的生物机器。许多植物和动物在冬季来临之际就屈服于寒冷,希望它们的种子或卵在春天到来时产卵新一代。
苔藓开辟了一条更艰难的道路。当温度骤降时,它们会变得干燥,从而避免了组织中结冰的潜在危险。如果植物的某些部分确实受到损害,某些细胞可以分裂并分化成构成完整苔藓的所有各种组织类型,类似于在人类胚胎中。
英国南极调查局的生态学家彼得·康维说,由于这些适应,苔藓比其他植物更有可能在长期冰冻中生存。
在拉法奇的加拿大苔藓复兴之后,康维的团队宣布它已经苏醒了一种埋藏在南极永久冻土层地下三英尺多的具有 1,500 年历史的苔藓。
康维说:“永久冻土环境非常稳定。”他指出,常年冻结的土壤可以使苔藓免受地表压力的影响,例如每年的冻融循环或破坏 DNA 的辐射。
数百年历史的苔藓的再生表明,冰川和永久冻土不仅是多细胞生命的墓地,而且还可以帮助生物体抵御冰河时代。随着人为造成的变暖使北极和南极的冰层剥落,无论谁从冰层中活着出来,都将主宰正在萌芽的极地生态系统。
康维解释说,随着融化的冰层暴露出陆地表面,植物通常会通过风携带的孢子从“其他地方”定居到新的地形。这种大范围的扩散是缓慢的,通常需要数十年的时间。
但康维谈到他的团队发现的苔藓时说:“当某些东西能够在原地生存时,这确实会加速重新殖民的过程。”这些苔藓几乎可以在一夜之间将毫无生气的景观变成绿色,为其他生物的到来和定居铺平道路。
虽然拉法奇和康维发现的古老苔藓非常引人注目,但冰河时代幸存者的群体远远超出了这一类植物。
塔蒂亚娜·维什尼维茨卡娅 (Tatiana Vishnivetskaya) 对古代微生物的研究已经足够长,足以让极端的感觉变得司空见惯。维什尼维茨卡娅是田纳西大学的微生物学家,她深入西伯利亚永久冻土层,绘制了冰河时代前繁盛的单细胞生物网络图。
她在培养皿中使具有数百万年历史的细菌复活。它们看起来“与今天在寒冷环境中发现的细菌非常相似,”她说。
但去年,维什尼维茨卡娅的团队宣布了一项“意外发现”——它具有大脑和神经系统——打破了科学家对极限耐力的理解。
和往常一样,研究人员正在寻找单细胞生物,这是被认为在永久冻土层中锁定数千年之后唯一可行的生命形式。他们将冷冻材料放在室温实验室的培养皿上,并注意到一些奇怪的东西。
在微小的细菌和阿米巴原虫中,有一种体型庞大的长而分段的蠕虫,一端有头,另一端有肛门——线虫。
“我们当然感到惊讶和兴奋,”维什尼维茨卡娅说。线虫的长度只有半毫米蠕动起死回生这是维什尼维茨卡娅(Vishnivetskaya)或其他任何人在长期深度冰冻后复活的最复杂的生物。
她估计一种线虫已有 41,000 岁——迄今为止发现的最古老的现存动物。这种蠕虫就住在下面的土壤里’的脚,并在维什尼维茨卡娅的高科技实验室里见到了现代人类。
专家表示,线虫有能力在永久冻土中生存数千年。
比利时根特布鲁日 Extreme Life Isyensya 的线虫研究员盖坦·博尔戈尼 (Gaetan Borgonie) 表示:“这些虫子几乎能在任何环境下生存。”他没有参与维什尼维茨卡娅的研究。
他说线虫在地球不同的栖息地中无处不在。博尔戈尼在地球表面以下两英里处发现了丰富的线虫群落,南非矿井氧气不足且高温。
当环境条件恶化时,一些线虫物种会陷入一种被称为“dauer 阶段”的假死状态——“dauer”在德语中的意思是“持续时间”——在这个阶段,它们会停止进食并长出一层保护层,以保护它们免受极端条件的影响。
维什尼维茨卡娅不确定她的团队从永久冻土中提取的线虫是否已经过了多尔阶段。但她推测,如果稳定冷冻,线虫理论上可以无限期生存。
“如果它们的细胞保持完整,它们可能会持续很多年,”她说。
博尔戈尼同意。虽然他承认更新世线虫的发现是“一个巨大的惊喜”,但他表示“如果它们能存活 41,000 年,我不知道上限是多少。”
他在宇宙背景下看待线虫的精湛耐力。 “这对太阳系来说是一个非常好的消息,”博尔戈尼说,他相信这些生存壮举可能预示着其他行星上的生命。
在地球上,随着人类扰乱全球气候,许多物种正濒临灭绝。但在融化的两极附近,少数顽强的生物体正展现出令人难以置信的耐力。
这是生态福音,一些生物——从鸟类到蝴蝶再到角马——通过长途迁徙来寻找有利的栖息地而生存。最近的发现暗示了一种不同的迁徙模式:随着时间的推移。
在地球冰冷边缘长期沉睡后,细菌、苔藓和线虫在新的地质时代苏醒。对于这些耐力典范来说,天气恰到好处。
2019 ©华盛顿邮报
本文最初发表于华盛顿邮报。