2013年2月6日
并非死寂的南极大陆
2013年2月6日，一篇引人注目的文章登在了《自然》杂志上，题目是“科学家们在冷寂的南极大陆下发现了生命”，这篇文章的作者来自南极探险队詹姆斯·格尔曼等人。
南极是人类最后到达的大陆，又称“第七大陆”，位于地球的最南端，这里气候高寒，植物难以生长，98%的大陆常年覆以冰雪，冰层的厚度平均1880米，最厚的地方有4000米以上。这里平均气温在零下30摄氏度左右，最低接近零下100摄氏度。不仅气温高寒，南极还是世界上风力最大的地方，8级以上的大风每年平均有300天，平均风速19.4米／秒，最大风速可达100米／秒。一般认为，这是一片死寂的不毛之地（图1）。
图1
在南极这样恶劣的条件下能有生命存在吗？根据勘察获得的数据显示，在南极冰层之下，存在着400多个湖和无数的地下水流，曾有人预料，有可能会在这里找到生命的痕迹，甚至会有更多生命存在的水生生态系统。为寻找南极的生命痕迹，许多南极科考队开始了一项冰下探索计划。2010年，俄罗斯科学考察队曾钻采到冰下3千米深的沃斯托克湖，从采出的样本中，发现了生命的迹象，他们的结果在2011年2月10日发表。但这项结果遭到了普遍的质疑，因为他们使用了一个有煤油污染的钻井。与此同时，英国人也钻探过冰下1千米处的埃尔斯沃斯湖，但最后因为机械故障而停工。
在国家科学基金的支持下，美国几所大学组成的探险队也开始了这项研究，他们把目标集中到了冰下的维兰斯湖。这个湖与前两个湖不同，它比较浅，只在冰下1千米处。当探险队在冰面上钻到1千多米的深度后，就进入到一个面积有60平方千米、1.5米深的夹层湖，这就是维兰斯湖。图2是向冰下钻探采样的情况。图3是研究人员在分析所采集的样本。
图2
图3
探险队从冰雪下800米处首次得到了湖水和湖底沉淀物的样本，从中看到了明显的生命迹象。在显微镜下，他们看到了细胞，利用化学方法测试证明，这些细胞是活的，具有新陈代谢的功能。为防止把地表细菌带入地下湖里，他们的每一个步骤都倍加小心，并在获得样品后立刻就把洞口密封好。
湖底没有阳光，氧气的含量极低，在这种条件下，究竟是什么样的生命能存活呢？为了确知这些生命物的类型，他们作了进一步的检测。根据化学分析，他们找到了一种叫做三磷酸腺苷的物质，这是细胞代谢化学能量的来源，它可以为任何类型的活体细胞提供能量，以供生命活动所需，有维持细胞生命的“能量的货币”之称。进一步，研究组还发现了三磷酸腺苷在湖水里的浓度要比在钻孔处水中的浓度高得多，这证明湖里的生命体含量更多，因而反驳了找到这些生命迹象是由于钻探污染所致的质疑。
对收集物进行了DNA检测后，探险队更发现了非常令人振奋的结果。在所收集的水柱里竟然找到4000多种不同的微生物古菌，如图4所示。这一难以置信的生物多样性发现表明，在南极的冰面下，在寒冷、幽暗、缺氧的地下湖泊中，存在着一个庞大的水生微生物生态系统。这一发现彻底改变了人们对南极大陆的看法，也改变了人们对生命存在条件的结论。
图4
地球上大约有十分之一的表面被冰所覆盖，在平日的生活里，很难找到像南极冰层下这样的环境，人们首次在南极冰层下找到的活体有机生物，它们与地面生物有着相似性，但又有很大的不同，这表明这种生命形式与地球表面生物切断联系已经长达10万年甚至有可能100万年之久。南极洲的冰面下有数百个如网状般的湖，冰下之水为生命的存活提供了庇护所。这个发现也让人们不禁联想到，既然细菌能存活于南极大陆冰冷的土地下，这样的生态系统是否也有可能存在于冰冷而没有氧气的月球、木星或木卫二等地方呢？
关键词：南极大陆生态系统，古菌，the Antarctic eco system，archaea
图2：http://whyfiles.org/2014/bacteria-rule-life-found-deep-beneath-antarctic-ice/
图3：http://www.sciencealert.com/life-discovered-in-antarctic-lake-800-m-below-the-ice
图4：http://www.livescience.com/47461-lake-whillans-species-antarctica-life.html