南極發現的古代生命跡象

一直以來，地球兩極都是科學家們十分熱愛前往的區域。因為那里人跡罕至，極少受到人類活動的影響，甚至還生活著許多遠古時期的生物，人類已經不止一次在南極找到和生命起源相關的發現了。而且，南極還存在許多無法用現在的科學知識解釋的事情，比如曾經轟動一時的南極空洞，以及類似金字塔的神秘建筑。

Tips：在水里，企鵝那短小的翅膀成了一雙強有力的“劃槳”，游速可達每小時25-30千米，一天可游160千米。 企鵝主要以磷蝦、烏賊，小魚為食。

不過，這里同樣也生存著被凍土層冰封的大量甲烷氣體和擁有千萬年、甚至億萬年歷史的病毒細菌。在給人類提供了尋找生命起源可能的同時，也暗藏著巨大的危險。在前幾年，科學家們在南極發現了古代生命跡象，而最近又在冰層下方發現了不明生物，這給科學研究帶來了相當大的希望。

南極是一個什么樣的地方

南極洲擁有世界上大部分的淡水，世界上60%到90%的淡水都被鎖在南極洲廣闊的冰蓋中。南極冰蓋是地球上最大的冰蓋，那里覆蓋了大約1400萬平方公里的山脈、山谷和高原。冰蓋的存在使得南極洲只有1%的地區永久無冰。不過有些地區在夏天是無冰的，包括我們人類能夠在南極半島參觀的許多地區。在南極洲的最深處，冰層厚達4.5公里，這幾乎是珠穆朗瑪峰高度的一半。如果這些冰層全部融化，全球海平面將上升大約60米。

Tips：南極地表大范圍的常年不融化的冰雪覆蓋。南極冰蓋始于漸新世末。至少在距今500萬年前就達到目前規模。

然而，讓人難以置信的是，南極洲其實是一片沙漠。冰蓋里有這么多淡水，南極洲怎么會是沙漠？當我們大多數人想到沙漠時，我們會想到沙丘和炙熱的溫度。但從定義上講，沙漠不一定是熱的或多沙的，主要是看這個地區的降水量，沙漠是指年降水量很少的地區，和它本身的地理環境如何無關。

過去30年里，南極的年平均降雨量剛剛超過10毫米。盡管靠近海岸的降水量更多，但整個南極大陸的平均降水量低到足以將南極洲歸類為極地沙漠。因此，雖然南極洲被冰層覆蓋，但它實際上花了4500萬年才累積到目前的厚度，因為南極洲的降雨實在是太少了。南極洲不僅是地球上最干燥的大陸之一，也是風最大、溫度最低、海拔最高的大陸。

Tips：沙漠地域大多是沙灘或沙丘，沙漠巖石也經常出現。有些沙漠是鹽灘，完全沒有草木。沙漠一般是風成地貌。沙漠里有時會有可貴的礦床，近代也發現了很多石油儲藏。

鑒于南極洲有史以來最冷的陸地溫度記錄為-89.2°C，我們很難想象南極洲曾經會是一個溫暖的地方。但南極洲并不總是一塊被巨大冰蓋鎖住的冰冷土地，事實上，南極洲曾經幾乎和今天的墨爾本一樣溫暖。研究人員估計，在4000到5000萬年前，南極洲的溫度高達17°C。科學家們還發現了化石，表明南極洲曾經覆蓋著翠綠的森林，并且是恐龍的棲息地。

Tips：墨爾本是澳大利亞的文化、藝術與工業中心，南半球最負盛名的文化名城，以紀念英國首相威廉·蘭姆——第二代墨爾本子爵而命名，1847年由英國維多利亞女王宣告墨爾本市成立。

南極半島的變暖速度比地球上的許多其他地區都要快。事實上，它是地球上變暖速度最快的地區之一。在過去的50年里，南極半島的平均氣溫上升了3°C，是地球上升平均溫度的五倍。這影響了海冰和企鵝棲息地的形成，同時也意味著南極半島苔蘚的生長季節會更長。

在南極洲，時間問題是一個棘手的問題。所有不同時區的經線都在南極的一個點上相交，南極洲的大部分地區夏季的白天會長達6個月，而冬季的黑夜也長達6個月。在這里，沒有我們常見的晝夜交替現象，對時間的感知會讓人覺得錯亂。

Tips：南極半島Antarctic Peninsula，亦稱帕默半島、格雷厄姆地或奧伊金斯領地。位于西南極洲，是南極大陸最大、向北伸入海洋最遠（南緯63°）的大半島。

1911年，人類在南極東部的一個偏遠冰川上觀察到了一種奇怪的現象。這個冰川名為泰勒冰川，它的冰被從冰川深處流出的水染成了深紅色。多年來，這種紅色水的來源一直是個謎，最終，2017年，科學家們宣布他們已經找到了原因。這是因為從冰川內部流出的水來自一個富含鹽分和氧化鐵的冰下湖，當它與氧氣接觸時，鐵會生銹，使水呈現出醒目的紅色。

南極發現的古代生命跡象

2013年，一個熱水鉆頭融化了將近800米的冰層，終于到達了冰下威拉德湖。這是美國研究團隊長達十年的任務的最后一次推動，在從威拉德湖抽取的第一個水樣中，該團隊發現了原始生命的跡象。當科學家在顯微鏡下觀察湖水時，可以看到湖水中的細胞。它們微小的身體在DNA敏感染料的渲染下發出綠色的光，這是南極冰下湖中存在生命的第一個證據。

Tips：鉆石塵指低空大氣中的水蒸氣在低溫時直接凝華成微小塊冰晶漂浮在空中，一般肉眼難以見到，是由于對陽光照射的反射才能形成鉆石般的璀璨奪目。

自1968年以來，科學家們就知道了這些隱藏在南極洲之下的湖泊的存在。從俄羅斯開始東方湖任務已經過去了20多年，這在期間，研究小組一直在與艱苦的環境條件作斗爭。他們穿過數千米厚的冰層進入這些古老而僻靜的領域，在里面尋找生活在地球上最惡劣條件下的一些微生物。這里存在著許多不同的生態環境，比如高鹽度湖泊和深海熱液噴口，這使科學家們懷疑生命也可以在這片與世隔絕的寒冷水域中棲息。

Tips：微生物指形體微小、構造簡單的生物的統稱。絕大多數個體用顯微鏡才能看到，廣泛分布在自然界中。

南極洲并不是一個適合生物生存的地方，但在它凍結的表面之下是一個未經探索的、由冰下湖泊和河流組成的水世界，綿延數百萬平方公里。但是，當科學家們在僻靜的湖泊中發現了一個多樣化的細菌群落時，他們感到很困惑：在如此惡劣的條件下，距離維持生命所需的光和營養物如此遙遠的地方，還有什么生物可以生存下來？

在2013年12月的研究過程中，科學家們用遠程控制的細探針收集樣本，并且在里面發現了很多意料之外的東西。他們不僅發現了古代細菌和藻類的遺骸，而且還發現了類似微小甲殼類動物的外殼。甚至還有一種在火山和深海噴口等其他極端氣候中發現的緩步動物，被稱為“水熊蟲”。

Tips：水熊是緩步動物的俗稱，主要生活在淡水的沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中，少數種類生活在海水的潮間帶。

科學家們不僅對發現遠古時期的生物感到震驚，同時也對這些遺骸的外觀感到震驚，因為它們看起來非常年輕。甲殼類動物和緩步類動物與其擁有百萬年歷史的細菌相比，數千年的歷史要短暫得多。南極氣候的歷史性波動可能在最近一段時間使這些生物移動到了這里，并且存活下來。南極洲的冰蓋也讓一些科學家想起了其他星球上的氣候，例如木星和火星上的冰蓋。人類在尋找太陽系其他地方的生命時，很有可能可以借鑒這次發現生命的經驗。

Tips：細菌是許多疾病的病原體，可以通過各種方式，如接觸、消化道、呼吸道、昆蟲叮咬等在正常人體間傳播疾病，具有較強的傳染性，對社會危害極大。

其中一些生命是以化石DNA的形式存在的，這表明了許多不同類型細菌的存在，甚至包括一系列極端微生物，它們是適應最極端環境的物種。科學家們認為，它們會通過化合作用來維持生命，有些需要氧，有些不需要。

Tips：DNA中的核苷酸中堿基地排列順序構成了遺傳信息。該遺傳信息可以通過轉錄過程形成RNA，然后其中的mRNA通過翻譯產生多肽，形成蛋白質。

一個負責研究古老生物DNA序列的研究人員說，在這些標本中，有23%的DNA都沒有在地球上發現過，這是第一次發現。這一發現意義重大，因為它表明南極洲最惡劣環境中的生命比人類想象的更具適應性和多樣性。更多地了解這些生物如何在如此極端的寒冷環境中生存，也可能為我們提供關于生命如何進化的線索，讓我們能夠了解在數億年前，地球被冰覆蓋的冰河時期，生命是如何進化的。但是隨著全球變暖，南極的冰蓋逐漸崩潰，這些物種很可能無法快速對這種變化做出應對。

南極冰層下的不明生物

繼2013年科學家們發現遠古生命跡象之后，最近，發表在《海洋科學前沿》雜志上的一項研究又發現，在南極冰架深處的生命比人類預期的數量要更多。在一次探索性調查中，研究人員在位于威德爾海東南部的冰架中鉆穿了900米的冰層。這里的溫度只有-2.2攝氏度，并且完全沒有陽光。按理說，幾乎沒有生命能夠在這種條件下生存。但這項研究首次發現了附著在海底巨石上的靜止動物，它們類似于海綿，很可能包括幾種以前未知的物種。

Tips：海綿是最原始的多細胞動物，6億年前就已經生活在海洋里，至今已發展到1萬多種，占海洋動物種類的1/15，是一個龐大的“家族”。

漂浮的冰架是南極洲最大的未開發棲息地，它們覆蓋了超過150萬平方公里的南極大陸。但人類目前只通過先前的八個鉆孔對冰架進行了研究，而且研究的總面積只有一個網球場那么大。現在，科學家對于冰架下的生物還存在很多疑問。比如這些生物是如何到達那里的？它們以什么東西為食？它們在這里生活了多久？是我們已知的生物還是未知的？如果冰架倒塌了，這些生物又會受到什么樣的影響？

Tips：冰架是指陸地冰，或與大陸架相連的冰體（如北極冰架），延伸到海洋的那部分。崩解后的冰架成為冰山，或者可以說冰山的來源就是冰架崩解。

目前的理論表明，隨著離開開闊水域和陽光的距離越來越遠，生命的多樣性會變得不那么豐富。過去的研究中，科學家在這些棲息地發現了一些小型的移動食腐動物和捕食者，例如魚類、蠕蟲、水母或磷蝦。在科學家的預計中，依賴于水層上方食物供應的濾食性生物將是最先消失在冰層下的生物之一。當地質學家團隊在冰層中鉆探以收集沉積物樣本時，發現海洋的底部是巖石而不是泥漿，這讓他們十分驚訝。但是，更令他們驚訝的是，在一塊巨大的巖石上，布滿了他們從未見過的奇怪生物。

Tips：南極磷蝦是一種生活在南冰洋的南極洲水域的磷蝦。南極磷蝦是似蝦的無脊椎動物，并以群集方式生活，有時密度達到每立方米10000-30000只。

這是有史以來人類第一次記錄到冰架下方深處的巨大巖石群落，它似乎與之前科學家們得出的理論背道而馳，因為生活在這里的都是濾食性生物。結合該地區的水流環境，研究人員計算出，這個群落距離最近的光合作用源大約有1500公里。這類生物還能從冰川融化或甲烷滲漏中的化學物質中收集營養物質，但人類目前并不具備收集這些生物樣本的工具和技術，所以無法對這些生物進行更深入的了解，這也是科學家們面對的一個重大挑戰。

Tips：鳙是典型的濾食性魚類。濾食器官主要靠鰓耙。在生活時,每個鰓弧的內外兩列鰓耙不斷張開和合攏。

這處群落距離研究團隊實驗室所在的船只有260公里，所以科學家們必須尋找新的方法來近距離接觸和研究這些生物。但是，氣候危機造成的冰架融化也是一個重要的影響因素，這意味著留給他們研究和保護這些生態系統的時間已經不多了。

小結

人類在南極一次又一次地尋找到了與生命相關的線索，這讓我們看到了破解生命起源秘密的可能性。但是，隨著地球環境的日益嚴峻，南極冰蓋正在逐漸消融，如果無法及時做出應對的措施，這些冰架之下的生態系統很有可能會在人類掌握深入研究的技術之前消失。因此，我們更應該重視對地球環境的保護，無論從哪個角度來說，這對人類文明的發展和人類社會的進步都具有積極意義。