從冰川下的惠蘭山湖出來(lái)的微生物“非常難以置信”，微生物細(xì)胞呈各種形狀。黃色箭頭指向通過(guò)掃描電子顯微鏡觀(guān)察到的棒狀細(xì)胞。（圖片由WISSARD提供）。

WISSARD項(xiàng)目的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)活躍的微生物生態(tài)系統(tǒng)，該生態(tài)系統(tǒng)生活在南極冰蓋下，將銨和甲烷轉(zhuǎn)化為生長(zhǎng)所需的能量。

博茲曼（Bozeman）–美國(guó)對(duì)地球的最前沿之一進(jìn)行的大規(guī)模遠(yuǎn)征中的第一篇突破性論文表明，在南極西部冰蓋表面以下半英里處存在著生命和活躍的生態(tài)系統(tǒng)，特別是在一個(gè)尚未出現(xiàn)的湖泊中經(jīng)歷了數(shù)百萬(wàn)年的陽(yáng)光或風(fēng)息。

生命以微生物的形式存在，它們生活在巨大的南極冰蓋下，并將銨和甲烷轉(zhuǎn)化為生長(zhǎng)所需的能量。蒙大拿州立大學(xué)教授約翰·普里斯庫(kù)（John Priscu）說(shuō)，許多微生物是被稱(chēng)為古細(xì)菌的單細(xì)胞生物。他還是8月21日出版的《自然》雜志以MSU作者為主的論文的合著者，這是一本有關(guān)科學(xué)和技術(shù)所有領(lǐng)域的國(guó)際周刊。

普里斯庫(kù)說(shuō)：“我們能夠明確地向世界證明南極洲不是一片死大陸，”他補(bǔ)充說(shuō)，《自然》雜志的數(shù)據(jù)是生活在南極冰蓋下冰下環(huán)境中的第一個(gè)直接證據(jù)。

第一作者布倫特·克里斯特納（Brent Christner）說(shuō)：“這是第一個(gè)明確的證據(jù)，表明南極冰蓋下不僅存在生命，而且還有活躍的生態(tài)系統(tǒng)，這是我們數(shù)十年來(lái)一直在猜測(cè)的東西。在這篇論文中，我們?cè)伊俗雷诱f(shuō)：“是的，我們是對(duì)的。”

普里斯庫(kù)說(shuō)，他對(duì)2013年1月鉆進(jìn)半英里的冰層到達(dá)惠蘭山下湖后發(fā)現(xiàn)的生命并不感到驚訝。普里斯庫(kù)（Priscu）是國(guó)際知名的極地生物學(xué)家，同時(shí)研究南極和北極。今年秋天將是他在南極洲的第30個(gè)田野季節(jié)，他早就預(yù)言了這一發(fā)現(xiàn)。

十多年前，他在《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)表了兩篇手稿，首次描述了微生物在南極冰層內(nèi)和冰層下的繁衍生息。五年前，他發(fā)表了一篇手稿，他預(yù)測(cè)南極冰下環(huán)境將是地球上最大的濕地，該濕地不是由北美典型的濕地地區(qū)的紅翼黑鳥(niǎo)和香蒲所控制，而是由開(kāi)采巖石中礦物的微生物所主導(dǎo)在零度以下的溫度下獲取促進(jìn)其生長(zhǎng)的能量。

在進(jìn)行了十多年的環(huán)球旅行之后，普里斯庫(kù)（Priscu）在講解描述南極冰層下可能存在的物質(zhì)之后，幫助說(shuō)服了美國(guó)國(guó)家資助機(jī)構(gòu)，這項(xiàng)研究將改變我們看待地球上第五大大陸的方式。

普里斯庫(kù)說(shuō)，盡管他對(duì)這一發(fā)現(xiàn)并不感到驚訝，但他對(duì)南極發(fā)現(xiàn)的一些細(xì)節(jié)感到興奮，特別是在零下溫度下沒(méi)有陽(yáng)光的情況下微生物如何發(fā)揮作用，以及DNA測(cè)序的證據(jù)表明優(yōu)勢(shì)生物是古細(xì)菌。 。古細(xì)菌是生活的三個(gè)領(lǐng)域之一，其他是細(xì)菌和真核生物。

許多冰下古細(xì)菌利用銨化學(xué)鍵中的能量來(lái)固定二氧化碳并推動(dòng)其他代謝過(guò)程。另一類(lèi)微生物利用甲烷中的能量和碳謀生。根據(jù)普里斯庫(kù)的說(shuō)法，銨和甲烷的來(lái)源很可能來(lái)自數(shù)十萬(wàn)年前南極變暖和海洋淹沒(méi)西極南極時(shí)沉積在該地區(qū)的有機(jī)物質(zhì)。他還指出，隨著南極洲繼續(xù)變暖，大量甲烷（一種有效的溫室氣體）將被釋放到大氣中，從而加劇氣候變暖。

該地圖指示了南極西部冰原上的鉆探地點(diǎn)，研究人員在此發(fā)現(xiàn)了冰川下的惠蘭山下半英里處的活躍生態(tài)系統(tǒng)。（圖片由WISSARD提供）。

普里斯庫(kù)說(shuō)，美國(guó)小組還證明了這種微生物起源于維蘭斯湖，并且不是被污染的設(shè)備引入的。他以前對(duì)南極冰的研究的懷疑論者認(rèn)為，他的小組實(shí)際上并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)微生物，而是回收了它們帶來(lái)的微生物。

普里斯庫(kù)說(shuō)：“我們采取了極端的行動(dòng)，以確保我們不會(huì)污染地球上最原始的環(huán)境之一，同時(shí)確保我們的樣品具有最高的完整性。”

兩年前，MSU在WSUARD的鉆孔凈化系統(tǒng)上進(jìn)行了廣泛的測(cè)試，以確保其正常工作。普里斯庫(kù)（Priscu）在國(guó)際期刊上領(lǐng)導(dǎo)了一份出版物，介紹了這些測(cè)試的結(jié)果。該去污系統(tǒng)與一種同類(lèi)的熱水鉆配合使用，該熱水鉆用于融化穿過(guò)冰原的鉆孔，這為通往冰下環(huán)境的采樣提供了管道。

普里斯庫(kù)說(shuō)，每天在南極洲，他都會(huì)告訴他的團(tuán)隊(duì)保持簡(jiǎn)單。為了證明在南極西部冰蓋下存在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，他至少需要三條證據(jù)。他們必須在顯微鏡下看到來(lái)自威蘭斯湖的微生物，而不是被污染的設(shè)備。然后他們必須證明微生物是活的并且正在生長(zhǎng)。他們必須通過(guò)自己的DNA來(lái)識(shí)別。

當(dāng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這些東西時(shí)，他知道它們已經(jīng)成功了，普里斯庫(kù)說(shuō)。

Whillans冰流冰河下研究鉆探（WISSARD）項(xiàng)目于2009年正式開(kāi)始，獲得了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）的一千萬(wàn)美元資助。研究人員目前在美國(guó)的8個(gè)研究機(jī)構(gòu)中有13位主要研究人員參加，于2013年1月深入到冰川下的Whillans湖。他們發(fā)現(xiàn)的微生物仍在MSU和其他合作機(jī)構(gòu)中進(jìn)行分析。

克里斯特納說(shuō)，在微生物學(xué)中很難確定物種，但是“我們正在尋找一個(gè)水柱，其中可能包含大約4000種我們稱(chēng)之為物種的東西。這真是令人難以置信。”

普里斯庫(kù)計(jì)劃在這個(gè)南極夏季再次在南極夏季進(jìn)行鉆探，他說(shuō)WISSARD是第一個(gè)直接研究南極冰下環(huán)境生物學(xué)的大型多學(xué)科研究。南極冰原的面積是美國(guó)½的1倍，蘊(yùn)藏著地球70％的淡水，任何明顯的融化都會(huì)大大增加海平面。威蘭斯湖是南極冰蓋下200多個(gè)已知湖泊之一，也是WISSARD研究中的主要湖泊之一，大約每三年充水和排水。排泄惠蘭斯湖的河流流經(jīng)法國(guó)大小的羅斯冰架，流向南部海洋，在那里可以提供生命所需的養(yǎng)分并影響水的循環(huán)方式。

普里斯庫(kù)說(shuō)，對(duì)于在南極西部冰蓋下探索世界的機(jī)會(huì)，對(duì)于美國(guó)團(tuán)隊(duì)以及該團(tuán)隊(duì)的一部分并撰寫(xiě)或與人合著《自然》一書(shū)的幾名與密西根州立大學(xué)相關(guān)的研究人員來(lái)說(shuō)，都是無(wú)與倫比的機(jī)會(huì)。

克里斯特納（Christner）曾于2002年至2006年在MSU擔(dān)任Priscu和Mark Skidmore的博士后研究員。他現(xiàn)在是路易斯安那州立大學(xué)生物科學(xué)副教授。吉爾·米庫(kù)基（Jill Mikucki），現(xiàn)在是諾克斯維爾田納西大學(xué)的助理教授，是普里斯庫(kù)（Priscu）的博士生之一。斯基德莫爾（Skidmore）是密蘇里州立大學(xué)地球科學(xué)系的冰川地球化學(xué)家。現(xiàn)任英國(guó)阿伯里斯特威斯大學(xué)的安德魯·米切爾（Andrew Mitchell）是MSU生物膜工程中心的博士后研究員。Alex Michaud和Trista Vick-Majors目前正在MSU的Priscu研究小組獲得博士學(xué)位。團(tuán)隊(duì)中的其他MSU人員是教育和宣傳協(xié)調(diào)員Susan Kelly和項(xiàng)目經(jīng)理John Sherve。

普里斯庫(kù)說(shuō)，密西根州立大學(xué)如此參與的事實(shí)反映出它正在開(kāi)創(chuàng)科學(xué)的新領(lǐng)域。MSU是許多研究冰上和冰下生命的科學(xué)家的共同祖先。

“當(dāng)他們進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，我總是告訴我的學(xué)生‘我們正在發(fā)明這一科學(xué)領(lǐng)域。它在冰上和冰下的生活中發(fā)揮作用。此字段從未存在過(guò)。我們考慮了。您是先鋒，’”普里斯庫(kù)說(shuō)。

Vick-Majors對(duì)參加WISSARD的機(jī)會(huì)表示贊賞，她說(shuō)，在將第一批水樣本從次冰川湖Whillans中抽出后的一個(gè)小時(shí)內(nèi)，她在顯微鏡下看到了細(xì)菌。幾天之內(nèi)，她看到了細(xì)菌活躍的證據(jù)。

“那真是太讓人激動(dòng)了。這將很難達(dá)到頂峰，”她說(shuō)。

她補(bǔ)充說(shuō)：“如果您想在南極冰下環(huán)境中進(jìn)行微生物生態(tài)學(xué)研究，約翰可能就是您想要與之共事的人。我很幸運(yùn)獲得這次機(jī)會(huì)。”

米歇德對(duì)此表示同意，“有些研究生開(kāi)玩笑說(shuō)，‘我們?nèi)绾巫龅竭@一點(diǎn)？”我們做不到。

他說(shuō)，但是學(xué)生們可以利用他們的WISSARD經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)一步了解Whilan湖底冰湖和其他冰下生境。這不是要出去尋找更多新穎的棲息地。

克里斯特納說(shuō)，在《自然》雜志上撰寫(xiě)論文的團(tuán)隊(duì)是極地生物學(xué)的理想團(tuán)隊(duì)。除了與密西根州立大學(xué)相關(guān)的科學(xué)家外，合著者還包括路易斯安那州立大學(xué)的研究生Amanda Achberger。意大利威尼斯大學(xué)的地球化學(xué)家Carlo Barbante； Sasha Carter，加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的博士后研究員； Knut Christianson是明尼蘇達(dá)州圣奧拉夫?qū)W院和紐約大學(xué)的博士后研究員。

普里斯庫(kù)說(shuō)：“我希望這一激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)能夠觸及全世界人們的生活（無(wú)論老幼），并激發(fā)下一代極地科學(xué)家。”

出版物：Brent C. Christner等人，“南極西部冰蓋下的微生物生態(tài)系統(tǒng)”，《自然》 512，310-313（2014年8月21日）； doi：10.1038 / nature13667

圖片：威薩德