冻结在时间里-

两万四千年的冰天雪地不足以杀死这些姑娘

随着世界永久冻土解冻,古老的物种可能会重新进入生态系统。

微生物的图像。
扩大 /解冻后,这些微小的生物开始克隆自己。
迈克尔Plewka

轮虫是微小的生活在淡水中的多细胞生物。人们已经知道它们可以抵御严寒。即使是在液氮中),煮沸,干燥,和辐射这个群体已经存在了数百万年没有性生活。这种不起眼却非常顽强的蛭形轮虫现在又一次让研究人员感到惊讶最近的研究出土了24000年前的西伯利亚永久冻土,并在那里发现了活的(或至少是可复活的)轮虫。在深寒中存活了24000年是该物种的新纪录。

轮虫并不是唯一从永冻土或冰中出现的生物。这一最新发现的研究人员之前发现了大约4万年的历史可行的蛔虫在该地区的永久冻土中。古老的苔藓、种子、病毒和细菌在冰上都表现出令人印象深刻的寿命,这促使合法的关注关于冰川和永久冻土融化是否也会释放任何潜在的有害病原体。

然而,考虑到蛭形虫通常只对细菌、藻类和碎屑构成威胁,对于这个特别的发现没有太多的必要担心。但是,作为食物链底层的关键角色,新出现的轮虫表明,也许我们应该思考千年未见的物种如何重新融入现代生态系统。

冰冻的动物园

大约十年来,俄罗斯普希奇诺的土壤冷冻实验室一直在挖掘西伯利亚永久冻土,寻找古代生物。该小组通过放射性碳测定周围土壤样本的年代(证据表明永久冻土层中没有垂直运动)来估算发现的生物体的年龄。例如,去年,研究人员报告了一个“冰冻的动物园研究人员对35种活的原生生物(既不是动物、植物也不是真菌,含有细胞核的生物体)的年龄进行了计算,这些原生生物的年龄从数百年到数万年不等。

在他们的最新发现中,冻学研究人员在培养土壤样本约一个月后发现了活的蛭形虫。在轮虫类中,蛭形虫具有相当不寻常的孤雌生殖能力。最初的标本已经开始这样做了。虽然克隆使鉴定古老的亲本具有挑战性,但这确实极大地促进了对未冷冻品系的特征和行为的进一步研究。

在所有上述的冻土层研究中,一直存在着现代生物体对样本污染的担忧。除了使用旨在防止这种情况发生的技术外,该团队还通过观察土壤样本中的DNA来解决这个问题,证实污染的可能性非常小。系统发育分析进一步表明,该物种与任何已知的现代轮虫都不匹配,但在比利时发现了一个密切相关的物种。

解冻,克隆,冻结,重复

该团队自然对更好地理解冷冻过程感兴趣,并深入了解这些轮虫是如何存活如此之久的。作为第一步,研究人员随后将选择的克隆轮虫在-15°C冷冻了一周,并拍摄了轮虫苏醒的视频。

研究人员发现,并非所有克隆都存活了下来。令人惊讶的是,这些克隆轮虫并不比来自冰岛、阿拉斯加、欧洲、北美甚至亚洲和非洲热带地区的同时代轮虫更耐寒。它们的抗冻性比它们最近的遗传近亲稍强一些,但差异不大。

研究人员确实发现轮虫可以在相对缓慢的冰冻过程中存活(约45分钟)。这一点值得注意,因为冰晶在动物细胞内形成是非常缓慢的过程——这种发展对生物来说通常是灾难性的。事实上,任何从事低温保存工作的人都极力追求防止这种情况发生的保护机制,从这个角度来看,这一最新发现尤其诱人。

虽然作者们并不是很懂行,但他们确实计划进行更多的实验来更好地理解隐生作用——一种使轮虫得以生存的新陈代谢几乎完全停滞的状态。至于对大型生物低温保存的研究,作者认为,随着所研究的生物变得更加复杂,这就变得更加棘手。也就是说,轮虫是迄今为止最复杂的低温保存物种之一,拥有完整的器官,如大脑和肠道。

这又把我们带回了这样的问题:在气候变暖的情况下,其他哪些生物可能会重现,它们可能会产生什么影响。到目前为止的证据显示,冰中仍有多种生物存活。至少在微观层面上,完整的微生态系统可能会一起解冻(线虫、轮虫、原生生物、病毒、细菌等)。这些长期休眠的物种将如何与现代生态系统竞争或共存目前还难以预测,但可能值得进一步考虑。

现代生物学,2021年。DOI:10.1016 / j.cub.2021.04.077对必须).

K.E.D.可恩是Ars Technica的自由记者,报道气候和环境新闻。她有化学和化学生物学的博士学位。

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