南极发现的古代生命迹象

一直以来，地球两极都是科学家们十分热爱前往的区域。因为那里人迹罕至，极少受到人类活动的影响，甚至还生活着许多远古时期的生物，人类已经不止一次在南极找到和生命起源相关的发现了。而且，南极还存在许多无法用现在的科学知识解释的事情，比如曾经轰动一时的南极空洞，以及类似金字塔的神秘建筑。

Tips：在水里，企鹅那短小的翅膀成了一双强有力的“划桨”，游速可达每小时25-30千米，一天可游160千米。 企鹅主要以磷虾、乌贼，小鱼为食。

不过，这里同样也生存着被冻土层冰封的大量甲烷气体和拥有千万年、甚至亿万年历史的病毒细菌。在给人类提供了寻找生命起源可能的同时，也暗藏着巨大的危险。在前几年，科学家们在南极发现了古代生命迹象，而最近又在冰层下方发现了不明生物，这给科学研究带来了相当大的希望。

南极是一个什么样的地方

南极洲拥有世界上大部分的淡水，世界上60%到90%的淡水都被锁在南极洲广阔的冰盖中。南极冰盖是地球上最大的冰盖，那里覆盖了大约1400万平方公里的山脉、山谷和高原。冰盖的存在使得南极洲只有1%的地区永久无冰。不过有些地区在夏天是无冰的，包括我们人类能够在南极半岛参观的许多地区。在南极洲的最深处，冰层厚达4.5公里，这几乎是珠穆朗玛峰高度的一半。如果这些冰层全部融化，全球海平面将上升大约60米。

Tips：南极地表大范围的常年不融化的冰雪覆盖。南极冰盖始于渐新世末。至少在距今500万年前就达到目前规模。

然而，让人难以置信的是，南极洲其实是一片沙漠。冰盖里有这么多淡水，南极洲怎么会是沙漠？当我们大多数人想到沙漠时，我们会想到沙丘和炙热的温度。但从定义上讲，沙漠不一定是热的或多沙的，主要是看这个地区的降水量，沙漠是指年降水量很少的地区，和它本身的地理环境如何无关。

过去30年里，南极的年平均降雨量刚刚超过10毫米。尽管靠近海岸的降水量更多，但整个南极大陆的平均降水量低到足以将南极洲归类为极地沙漠。因此，虽然南极洲被冰层覆盖，但它实际上花了4500万年才累积到目前的厚度，因为南极洲的降雨实在是太少了。南极洲不仅是地球上最干燥的大陆之一，也是风最大、温度最低、海拔最高的大陆。

Tips：沙漠地域大多是沙滩或沙丘，沙漠岩石也经常出现。有些沙漠是盐滩，完全没有草木。沙漠一般是风成地貌。沙漠里有时会有可贵的矿床，近代也发现了很多石油储藏。

鉴于南极洲有史以来最冷的陆地温度记录为-89.2°C，我们很难想象南极洲曾经会是一个温暖的地方。但南极洲并不总是一块被巨大冰盖锁住的冰冷土地，事实上，南极洲曾经几乎和今天的墨尔本一样温暖。研究人员估计，在4000到5000万年前，南极洲的温度高达17°C。科学家们还发现了化石，表明南极洲曾经覆盖着翠绿的森林，并且是恐龙的栖息地。

Tips：墨尔本是澳大利亚的文化、艺术与工业中心，南半球最负盛名的文化名城，以纪念英国首相威廉·兰姆——第二代墨尔本子爵而命名，1847年由英国维多利亚女王宣告墨尔本市成立。

南极半岛的变暖速度比地球上的许多其他地区都要快。事实上，它是地球上变暖速度最快的地区之一。在过去的50年里，南极半岛的平均气温上升了3°C，是地球上升平均温度的五倍。这影响了海冰和企鹅栖息地的形成，同时也意味着南极半岛苔藓的生长季节会更长。

在南极洲，时间问题是一个棘手的问题。所有不同时区的经线都在南极的一个点上相交，南极洲的大部分地区夏季的白天会长达6个月，而冬季的黑夜也长达6个月。在这里，没有我们常见的昼夜交替现象，对时间的感知会让人觉得错乱。

Tips：南极半岛Antarctic Peninsula，亦称帕默半岛、格雷厄姆地或奥伊金斯领地。位于西南极洲，是南极大陆最大、向北伸入海洋最远（南纬63°）的大半岛。

1911年，人类在南极东部的一个偏远冰川上观察到了一种奇怪的现象。这个冰川名为泰勒冰川，它的冰被从冰川深处流出的水染成了深红色。多年来，这种红色水的来源一直是个谜，最终，2017年，科学家们宣布他们已经找到了原因。这是因为从冰川内部流出的水来自一个富含盐分和氧化铁的冰下湖，当它与氧气接触时，铁会生锈，使水呈现出醒目的红色。

南极发现的古代生命迹象

2013年，一个热水钻头融化了将近800米的冰层，终于到达了冰下威拉德湖。这是美国研究团队长达十年的任务的最后一次推动，在从威拉德湖抽取的第一个水样中，该团队发现了原始生命的迹象。当科学家在显微镜下观察湖水时，可以看到湖水中的细胞。它们微小的身体在DNA敏感染料的渲染下发出绿色的光，这是南极冰下湖中存在生命的第一个证据。

Tips：钻石尘指低空大气中的水蒸气在低温时直接凝华成微小块冰晶漂浮在空中，一般肉眼难以见到，是由于对阳光照射的反射才能形成钻石般的璀璨夺目。

自1968年以来，科学家们就知道了这些隐藏在南极洲之下的湖泊的存在。从俄罗斯开始东方湖任务已经过去了20多年，这在期间，研究小组一直在与艰苦的环境条件作斗争。他们穿过数千米厚的冰层进入这些古老而僻静的领域，在里面寻找生活在地球上最恶劣条件下的一些微生物。这里存在着许多不同的生态环境，比如高盐度湖泊和深海热液喷口，这使科学家们怀疑生命也可以在这片与世隔绝的寒冷水域中栖息。

Tips：微生物指形体微小、构造简单的生物的统称。绝大多数个体用显微镜才能看到，广泛分布在自然界中。

南极洲并不是一个适合生物生存的地方，但在它冻结的表面之下是一个未经探索的、由冰下湖泊和河流组成的水世界，绵延数百万平方公里。但是，当科学家们在僻静的湖泊中发现了一个多样化的细菌群落时，他们感到很困惑：在如此恶劣的条件下，距离维持生命所需的光和营养物如此遥远的地方，还有什么生物可以生存下来？

在2013年12月的研究过程中，科学家们用远程控制的细探针收集样本，并且在里面发现了很多意料之外的东西。他们不仅发现了古代细菌和藻类的遗骸，而且还发现了类似微小甲壳类动物的外壳。甚至还有一种在火山和深海喷口等其他极端气候中发现的缓步动物，被称为“水熊虫”。

Tips：水熊是缓步动物的俗称，主要生活在淡水的沉渣、潮湿土壤以及苔藓植物的水膜中，少数种类生活在海水的潮间带。

科学家们不仅对发现远古时期的生物感到震惊，同时也对这些遗骸的外观感到震惊，因为它们看起来非常年轻。甲壳类动物和缓步类动物与其拥有百万年历史的细菌相比，数千年的历史要短暂得多。南极气候的历史性波动可能在最近一段时间使这些生物移动到了这里，并且存活下来。南极洲的冰盖也让一些科学家想起了其他星球上的气候，例如木星和火星上的冰盖。人类在寻找太阳系其他地方的生命时，很有可能可以借鉴这次发现生命的经验。

Tips：细菌是许多疾病的病原体，可以通过各种方式，如接触、消化道、呼吸道、昆虫叮咬等在正常人体间传播疾病，具有较强的传染性，对社会危害极大。

其中一些生命是以化石DNA的形式存在的，这表明了许多不同类型细菌的存在，甚至包括一系列极端微生物，它们是适应最极端环境的物种。科学家们认为，它们会通过化合作用来维持生命，有些需要氧，有些不需要。

Tips：DNA中的核苷酸中碱基地排列顺序构成了遗传信息。该遗传信息可以通过转录过程形成RNA，然后其中的mRNA通过翻译产生多肽，形成蛋白质。

一个负责研究古老生物DNA序列的研究人员说，在这些标本中，有23%的DNA都没有在地球上发现过，这是第一次发现。这一发现意义重大，因为它表明南极洲最恶劣环境中的生命比人类想象的更具适应性和多样性。更多地了解这些生物如何在如此极端的寒冷环境中生存，也可能为我们提供关于生命如何进化的线索，让我们能够了解在数亿年前，地球被冰覆盖的冰河时期，生命是如何进化的。但是随着全球变暖，南极的冰盖逐渐崩溃，这些物种很可能无法快速对这种变化做出应对。

南极冰层下的不明生物

继2013年科学家们发现远古生命迹象之后，最近，发表在《海洋科学前沿》杂志上的一项研究又发现，在南极冰架深处的生命比人类预期的数量要更多。在一次探索性调查中，研究人员在位于威德尔海东南部的冰架中钻穿了900米的冰层。这里的温度只有-2.2摄氏度，并且完全没有阳光。按理说，几乎没有生命能够在这种条件下生存。但这项研究首次发现了附着在海底巨石上的静止动物，它们类似于海绵，很可能包括几种以前未知的物种。

Tips：海绵是最原始的多细胞动物，6亿年前就已经生活在海洋里，至今已发展到1万多种，占海洋动物种类的1/15，是一个庞大的“家族”。

漂浮的冰架是南极洲最大的未开发栖息地，它们覆盖了超过150万平方公里的南极大陆。但人类目前只通过先前的八个钻孔对冰架进行了研究，而且研究的总面积只有一个网球场那么大。现在，科学家对于冰架下的生物还存在很多疑问。比如这些生物是如何到达那里的？它们以什么东西为食？它们在这里生活了多久？是我们已知的生物还是未知的？如果冰架倒塌了，这些生物又会受到什么样的影响？

Tips：冰架是指陆地冰，或与大陆架相连的冰体（如北极冰架），延伸到海洋的那部分。崩解后的冰架成为冰山，或者可以说冰山的来源就是冰架崩解。

目前的理论表明，随着离开开阔水域和阳光的距离越来越远，生命的多样性会变得不那么丰富。过去的研究中，科学家在这些栖息地发现了一些小型的移动食腐动物和捕食者，例如鱼类、蠕虫、水母或磷虾。在科学家的预计中，依赖于水层上方食物供应的滤食性生物将是最先消失在冰层下的生物之一。当地质学家团队在冰层中钻探以收集沉积物样本时，发现海洋的底部是岩石而不是泥浆，这让他们十分惊讶。但是，更令他们惊讶的是，在一块巨大的岩石上，布满了他们从未见过的奇怪生物。

Tips：南极磷虾是一种生活在南冰洋的南极洲水域的磷虾。南极磷虾是似虾的无脊椎动物，并以群集方式生活，有时密度达到每立方米10000-30000只。

这是有史以来人类第一次记录到冰架下方深处的巨大岩石群落，它似乎与之前科学家们得出的理论背道而驰，因为生活在这里的都是滤食性生物。结合该地区的水流环境，研究人员计算出，这个群落距离最近的光合作用源大约有1500公里。这类生物还能从冰川融化或甲烷渗漏中的化学物质中收集营养物质，但人类目前并不具备收集这些生物样本的工具和技术，所以无法对这些生物进行更深入的了解，这也是科学家们面对的一个重大挑战。

Tips：鳙是典型的滤食性鱼类。滤食器官主要靠鳃耙。在生活时,每个鳃弧的内外两列鳃耙不断张开和合拢。

这处群落距离研究团队实验室所在的船只有260公里，所以科学家们必须寻找新的方法来近距离接触和研究这些生物。但是，气候危机造成的冰架融化也是一个重要的影响因素，这意味着留给他们研究和保护这些生态系统的时间已经不多了。

小结

人类在南极一次又一次地寻找到了与生命相关的线索，这让我们看到了破解生命起源秘密的可能性。但是，随着地球环境的日益严峻，南极冰盖正在逐渐消融，如果无法及时做出应对的措施，这些冰架之下的生态系统很有可能会在人类掌握深入研究的技术之前消失。因此，我们更应该重视对地球环境的保护，无论从哪个角度来说，这对人类文明的发展和人类社会的进步都具有积极意义。