南极洲错综复杂的冰洞可能藏有独特的生命

南极洲的冰下地热洞穴可以变得非常温暖,这要归功于阳光穿过薄冰。查登·亨特/自然图片库/盖蒂图片社

在地面上,南极洲显得贫瘠贫瘠。但藏在火山冰洞的温暖口袋里,各种各样的植物和动物可能会蓬勃发展。南极大陆罗斯岛埃里伯斯火山的活火山以及附近维多利亚陆地上的三座火山喷出的蒸汽和气体,在冰穹、塔和洞穴系统中雕刻出了加热的绿洲。

“这些洞穴被冰覆盖着,周围都是冰,但有些洞穴像夏天一样温暖,超过20摄氏度(68华氏度),”澳大利亚国立大学的Ceridwen Fraser说芬纳环境与社会学院通过电子邮件18新利最新登入告诉HowStuffWorks。“大多数地方都很黑,因为没有多少光能穿透厚冰,但在另一些冰盖很薄的地方,光可以穿透。”

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正是在这些洞穴里,弗雷泽的研究小组收集了土壤样本,这些样本产生了数十种植物和动物的DNA。从洞穴中收集到的大部分DNA与已经在非洲大陆其他地点检测到的苔藓、藻类和线虫等物种相匹配。但弗雷泽说,研究小组还确定了生命的基因,这可能是火山冰洞的不寻常环境所独有的。

“有一些序列与在线数据库中的DNA不太匹配……这让我想知道是否有一些物种是专门适应洞穴的,而在其他地方是找不到的,”弗雷泽说。“它为南极生物多样性的一些令人兴奋的发现打开了大门。”

虽然从火山地区捕获的DNA并不能最终证明这些地点是宿主生活尽管如此,这些植物和动物的样本还是让我们得以一窥那里可能存在的生命形式。研究人员的下一步将是在样本中寻找直接证据,即生命本身。

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在所有艰苦的地方寻找生命

从南极火山遗址采集样本并非易事。劳里康奈尔大学她是缅因大学分子和生物医学科学的研究人员,也是该研究的合著者之一研究这让研究小组找到了地热地点。她在电话采访中说,这段旅程“消耗了你很多精力”。一旦研究人员到达欧洲大陆,他们就乘坐直升机登上了埃里伯斯山的一部分。他们在帐篷里住了至少两晚,以适应更高的海拔,从那里他们要么徒步旅行,要么坐雪地车去冰洞。

有一次,康奈尔和她的同事们被迫度过了一场暴风雪,在外面风雪呼啸的情况下,他们在帐篷里呆了整整四天。18新利最新登入由于条件非常恶劣,他们不能离开帐篷去厕所(“我们帐篷里有一个便便桶,”康奈尔说),也不能去拿他们的食物。

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康奈尔说:“感恩节已经过去了,所以我们决定把剩下的干汤和饼干留到感恩节那天吃。”“当我们在感恩节的‘盛宴’上醒来做汤时,我们意识到我们的热水不再热了——只是温热。这太可悲了。”

一旦研究人员设法到达埃里伯斯火山的实地站,那里的温度远离地热地点零下30华氏度(零下34摄氏度),团队分散到不同的地点,使用绳索和背带进入一系列地热特征。这些特征包括被火山活动加热但仍暴露在外的土壤区域;“冰丘”,是覆盖在热气喷涌的火山口上的不稳定冰的圆顶;还有冰塔和洞穴,呈现出错综复杂的地下世界。

在火山遗址发现的未知DNA中,科学家们能找到的最接近的DNA是节肢动物。这类动物的特点是有外壳和关节肢体,包括超过100万个已知物种,从龙虾到蜈蚣到微小的桡足类。

节肢动物在南极大陆的其他地方也被发现过,包括在组成南极大陆的裸露地面上0.3%(或)南极洲没有冰雪覆盖的地区。在这些地区,生命不仅要与极端寒冷作斗争,还要与极端干燥作斗争。尽管南极大陆的大部分地区都被冰雪覆盖部分厚度为3英里(5公里)在美国,南极内陆地区的平均气温仅为2英寸(5厘米)的降水量——主要是下雪——每年。

但是,尽管南极洲远离海岸的地方条件恶劣,但科学家们正在探索的冰层下拥有巨大的生物群落。

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埃里伯斯山和南极洲其他冰地的地热遗址可能是极其多样化的生物种群的家园。
©2009 Eli Duke/CC BY-SA 2.0

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充满生物的沙漠

“我们认为南极洲是一片荒地,”弗雷泽说,“但即使在那种极端的环境中,生命也在令人惊叹的地方茁壮成长——在山顶的岩石上,在海冰的下层,在干燥的‘沙漠’——为什么不也在这些由冰和岩石之间的蒸汽挖出来的温暖、适宜居住的洞穴里呢?”

在南极洲东部,沃斯托克湖被埋在2.3英里(3.7公里)厚的冰层下,已经有一段时间没有露天了1500万年.根据一项不相关的研究,从湖中采集的样本产生了3507个可识别物种的基因序列2013年的研究,以及about10000个物种科学还不知道。科学家们还在含盐的液态水网络中发现了顽强的细菌发现南极洲的麦克默多干谷,那里有引人注目的富含铁的血红色瀑布。

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18新利最新登入然而,科学家们必须注意,他们在这些极端的南极地点发现的DNA是否代表了真正存在于那里的生命,还是只是被运输到那里并暂时存在的生物。“生物体——尤其是微生物和孢子——可以通过空中传播,也可以通过无意中污染的衣服、科学设备等传播,”他说布拉德利Tebo他是俄勒冈健康与科学大学的教授,他也参加过在埃里新利国际网站品牌官网伯斯山采集样本的探险。

事实上,康奈尔说她的团队知道一个英国小组登上了埃里伯斯山100多年前,他们参观了许多采集样本的地点。1912年,英国探险家罗伯特·法尔肯·斯科特团队的六名队员冒险登上这座12448英尺(3794米)高的火山,收集地质标本,并对该地区进行调查。

康奈尔说:“我们在他们的设备中发现了白蜡树和其他东西的碎片。”“所以我们的问题之一是,哪些DNA代表了这些早期南极探险留下的东西,哪些可能代表了现在那里的生命?”

尽管如此,在埃里伯斯山发现的DNA可能只代表了火山冰洞中各种生命的一小部分。南极洲是超过100座火山每一个都可能拥有自己的冰洞和隧道网络。

该研究的另一位合著者查尔斯·李(Charles 18新利最新登入Lee)说:“我们还不知道南极洲火山周围存在多少洞穴系统,也不知道这些冰下环境之间的联系有多紧密。在一份声明中.“它们真的很难识别、接近和探索。”

南极洲可能很难到达和探索,但还有更具有挑战性的地方。许多科学家认为,了解南极洲恶劣气候下的生命及其地下环境,可以为在更极端的地方(如火星)可能存在生命提供线索。

弗雷泽说:“这项研究和其他研究表明,火山活动可以在极端条件下孕育生命。”“是的,即使暴露在恶劣的大气条件下,在其他行星和卫星的火山周围,我们也有可能发现生命。”

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