西伯利亞冰封3萬(wàn)年線蟲(chóng)被“叫醒”
只是打個(gè)盹,睜眼已過(guò)萬(wàn)年,小說(shuō)里的情節(jié)如今變成現(xiàn)實(shí)。
俄羅斯和美國(guó)研究人員最近解凍西伯利亞的永凍土樣品,成功讓其中兩條冰封了3萬(wàn)年以上的線蟲(chóng)蘇醒。這是第一次用證據(jù)表明,多細(xì)胞生命體在永凍土的極寒環(huán)境中長(zhǎng)期休眠后,仍能夠重新恢復(fù)生機(jī)。
“線蟲(chóng)動(dòng)物門是動(dòng)物界中最大的門之一,之前在干旱環(huán)境下也曾發(fā)現(xiàn)過(guò)線蟲(chóng)樣品。”中科院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院副研究員張威7月31日在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō),隨著對(duì)包括動(dòng)物、微生物在內(nèi)的極端環(huán)境生物研究不斷深入,挖掘耐冷適應(yīng)機(jī)制,對(duì)探索生命進(jìn)化、揭示生態(tài)適應(yīng)策略具有重要意義。
張威說(shuō),與微生物(細(xì)菌、古菌、真菌等)相比,線蟲(chóng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和響應(yīng)更明顯,正因如此,線蟲(chóng)復(fù)蘇概率更小。國(guó)外的這項(xiàng)研究再次強(qiáng)調(diào)這樣一個(gè)事實(shí),不僅是微生物,多細(xì)胞生命體也能長(zhǎng)期存活于凍土環(huán)境中。
“所謂復(fù)蘇,其實(shí)是一個(gè)生物培養(yǎng)過(guò)程。如果不復(fù)蘇,通過(guò)分子生物學(xué)方法,從分子水平研究生物群落結(jié)構(gòu)與功能,基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù),可以判斷其分類學(xué)地位。但成千上萬(wàn)的微生物是‘土著’還是外來(lái)‘移民’,需要通過(guò)培養(yǎng)獲得個(gè)體,才能做出比較準(zhǔn)確的解釋?!睆埻嬖V記者,通過(guò)復(fù)蘇可以判斷生物是不是新物種,對(duì)研究物種進(jìn)化也有借鑒意義。
凍土是指0℃以下,并含有冰的土壤、沉積物或基巖。有別于其他冷環(huán)境,凍土低溫、可利用液態(tài)水不多、營(yíng)養(yǎng)匱乏的特殊結(jié)構(gòu),為生物群落提供了得天獨(dú)厚的棲息場(chǎng)所。它也被認(rèn)為是一個(gè)儲(chǔ)存古老活性細(xì)胞的巨大“倉(cāng)庫(kù)”。
但以微生物為例,可培養(yǎng)的微生物數(shù)量?jī)H占凍土微生物細(xì)胞總數(shù)的很小一部分。張威舉例說(shuō),在我國(guó)青藏高原北麓河地區(qū)的凍土土壤中,可培養(yǎng)微生物數(shù)量為每克土壤102―106個(gè),究其原因是由于微生物自身不可培養(yǎng)的特性,如“侏儒”細(xì)胞,反復(fù)凍融等不適當(dāng)樣品預(yù)處理,特殊的微生物類群需要特別培養(yǎng)等。此外,現(xiàn)有的測(cè)定微生物細(xì)胞總數(shù)的方法往往會(huì)高估凍土中微生物的數(shù)量。
“現(xiàn)在一般將分子生物學(xué)方法和復(fù)蘇結(jié)合起來(lái)做研究?!睆埻f(shuō)。隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,凍土中越來(lái)越多的微生物群落被揭開(kāi)面紗,包括近年來(lái)從凍土環(huán)境中已分離出具有再生能力的巨型DNA病毒以及蘚類植物。
近年來(lái),全球氣候變暖對(duì)凍土的影響以及凍土微生物在氣候變暖中扮演的角色,受到越來(lái)越多關(guān)注。有關(guān)多年凍土融化以及微生物降解其中封存的有機(jī)質(zhì),進(jìn)而導(dǎo)致二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等溫室氣體釋放的科學(xué)問(wèn)題,是目前微生物生態(tài)學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。
但有機(jī)體從萬(wàn)年永凍土中復(fù)活并不完全是好消息,比如有研究警告,氣候變化導(dǎo)致永凍土解凍,可能會(huì)釋放出其中冰封萬(wàn)年、攜帶疾病的有害有機(jī)體,進(jìn)而產(chǎn)生威脅。張威坦言,目前古病毒的潛在危害性、現(xiàn)有藥物能不能應(yīng)對(duì)還難以評(píng)估。
值得一提的是,極端環(huán)境生物具有不同的遺傳背景和代謝途徑,這類群體及其所包含的生物催化酶,被認(rèn)為是寶貴的催化劑資源。(記者 陳 瑜)
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