西伯利亞冰封3萬年線蟲被“叫醒”
只是打個盹，睜眼已過萬年，小說里的情節(jié)如今變成現(xiàn)實。
俄羅斯和美國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3萬年以上的線蟲蘇醒。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)境中長期休眠后，仍能夠重新恢復(fù)生機(jī)。
“線蟲動物門是動物界中最大的門之一，之前在干旱環(huán)境下也曾發(fā)現(xiàn)過線蟲樣品。”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日在接受科技日報記者采訪時說，隨著對包括動物、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，與微生物(細(xì)菌、古菌、真菌等)相比，線蟲結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對生態(tài)環(huán)境的影響和響應(yīng)更明顯，正因如此，線蟲復(fù)蘇概率更小。國外的這項研究再次強(qiáng)調(diào)這樣一個事實，不僅是微生物，多細(xì)胞生命體也能長期存活于凍土環(huán)境中。
“所謂復(fù)蘇，其實是一個生物培養(yǎng)過程。如果不復(fù)蘇，通過分子生物學(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，可以判斷其分類學(xué)地位。但成千上萬的微生物是‘土著’還是外來‘移民’，需要通過培養(yǎng)獲得個體，才能做出比較準(zhǔn)確的解釋。”張威告訴記者，通過復(fù)蘇可以判斷生物是不是新物種，對研究物種進(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)厚的棲息場所。它也被認(rèn)為是一個儲存古老活性細(xì)胞的巨大“倉庫”。
但以微生物為例，可培養(yǎng)的微生物數(shù)量僅占凍土微生物細(xì)胞總數(shù)的很小一部分。張威舉例說，在我國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，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)有的測定微生物細(xì)胞總數(shù)的方法往往會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)合起來做研究。”張威說。隨著測序技術(shù)的發(fā)展，凍土中越來越多的微生物群落被揭開面紗，包括近年來從凍土環(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，全球氣候變暖對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，可能會釋放出其中冰封萬年、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)對還難以評估。
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)
