摘要:在我们这颗蓝色星球上,约11%的地表被永久冻土所覆盖。这些特殊的土地,就像是地球的“冰库”,至少连续两年温度恒定在0摄氏度以下,静静地隐匿于南北极地地区、高耸的山脉以及部分极地海床。
文| 壹先生
编辑|壹先生
——【·前言·】——
在我们这颗蓝色星球上,约11%的地表被永久冻土所覆盖。这些特殊的土地,就像是地球的“冰库”,至少连续两年温度恒定在0摄氏度以下,静静地隐匿于南北极地地区、高耸的山脉以及部分极地海床。
永久冻土区域的植被,大多是苔原景观,苔藓与地衣随处可见,偶尔也能发现一些扎根不深的灌木顽强生长。
尽管这里环境恶劣,能为动物提供食物的植物稀少,但依然无法阻挡许多生物在此繁衍。当这些生活在永久冻土上的生物生命终结,它们的尸体通常会腐烂分解,但那些未被完全分解和吃掉的部分,便会被冻土收纳,成为其中的一部分,如同被封印进了时间的胶囊,长久地保存下来。
永久冻土极低的温度,宛如天然的防腐剂,让封存其中的生物保存得相当完整,甚至连完整的DNA都能留存。
经过数千年的岁月沉淀,生物质不断在冻土中堆积,由于缺乏完全分解并释放碳的机会,永久冻土逐渐成为了一个巨大的碳汇区域,默默地储存着大量的碳元素。
我们常常在网上的视频中会刷到东北的冬天非常的寒冷。泼水成冰的实验成了大家拍视频的主流。但是位于西伯利亚的冬天可是要比东北的冬天可怕极了。
在那里一年有7个月,处于严寒时期。而且最低气温已经超过零下70℃。比我国北方的天气要寒冷的多。
那么处在这个地区的老百姓又是怎样生活的呢?如此严寒的天气,他们又是怎样应对的呢?西伯利亚地区位于亚欧大陆东部,俄罗斯东北部地区,是世界上最大的平原之一。
其中刷新记录的奥伊米亚康最寒冷,温度可达到零下71.2℃。大家可想而知在这个温度下生存的人会是一种什么样的感受。
然而,近年来全球变暖的趋势打破了永久冻土的宁静。随着气温升高,永久冻土开始融化,被其禁锢已久的碳,主要以二氧化碳和甲烷等温室气体的形式释放到大气中,进一步加剧了全球气候变暖的进程。
气候变暖和永久冻土融化就像陷入了一个恶性循环,彼此影响,不断加剧。正因如此,在全球变暖的大背景下,永久冻土受到了科学界和大众越来越多的关注。科学家们不仅聚焦于冻土本身的研究,还对那些重见天日的远古生物遗骸产生了浓厚兴趣,甚至试图让一些古老的生物重获新生。
2012年,俄罗斯的一支科学团队在西伯利亚的永久冻土中,挖掘出了距今32000年前的种子。
凭借现代先进技术,他们成功地让其中一些种子发芽、生长,培育出了植株。这一成果打破了世界纪录,让这些种子成为了有史以来最古老的再生植物,震惊了科学界。
这一发现不禁让人好奇:为何3万多年前的种子依然能够发芽生长?在俄罗斯科学家成功再生3万年前的种子之前,世界上最古老的再生植物纪录由以色列的枣椰树保持。
1963年,以色列的考古团队在一个古老的罐子中发现了一些枣椰树种子,这些种子原本被当作食物储存于此。到了21世纪,有科学团队尝试让这些古老的种子重新发芽。经过不懈努力,他们终于在2005年取得成功。
令人称奇的是,他们培育出的植物实际上在1000多年前就已经灭绝,这意味着他们的工作成功让一个已灭绝的物种重返世间,意义重大。
俄罗斯团队再生的植物是柳叶蝇子草,这种植物至今仍在西伯利亚苔原上延续着生命。
故事要追溯到2007年,一支由俄罗斯、匈牙利和美国科学家组成的研究小组,被西伯利亚地区古代地松鼠的冬眠洞穴所吸引。他们一共发现了70个这样的洞穴。
地松鼠有储存食物过冬的习性,它们会在地下挖掘洞穴,将食物丰富时期收集到的果实和种子储存在里面,以备寒冬。但地松鼠常常忘记自己藏食物的地点,这反倒让科学家们有了意外收获。在这70个冬眠洞穴中,科学家们累计收集到60万颗保存完好的各种果子和种子。
由于地松鼠洞穴深度较浅,处于永久冻土的结冰范围内,这些果子和种子得以完好保存。
自从发现这些远古种子后,科学家们就开始尝试让它们发芽。起初,他们像以色列团队复活枣椰树种子那样,选择成熟的种子进行实验,但经过多年努力,均以失败告终。
显然,这些远古的柳叶蝇子草成熟种子已经完全失去活性,无法再发芽。之后,科学家们转变思路,将目光投向那些未成熟的种子,也就是包裹在果实内的种子。
虽然这些种子无法直接发芽,但由于有果实和果皮的层层保护,内部种子细胞存活的可能性更大。科学团队提取出种子胚组织的活细胞,运用现代克隆技术,终于在2012年将这些细胞培育成了植株,一共培育出36个样本。
这次实验能够成功,主要有两个关键因素。一方面,柳叶蝇子草种子自身富含蔗糖,蔗糖在其中起到了防雾剂的作用,这也是科学家团队选择这种植物进行再生实验的重要原因;
另一方面,这些种子的保存地点天然放射性伽马射线水平极低,使得种子的DNA得以保持良好状态。这些来自32000年前的再生柳叶蝇子草植株,外观上与现代标本并无二致,但开花后却展现出不同之处。
再生的柳叶蝇子草花瓣更长,花瓣之间的间距更宽。更为关键的是,经过测试,再生标本产生的种子发芽率达到了100%,而现代标本的发芽率仅在90%左右。目前,科学界还未能明确指出这种花朵和种子差异产生的原因。
相较于植物的复活,动物的复活似乎更能激发人们的好奇心和想象力。永久冻土中曾出土过保存相当完好的猛犸象、披毛犀、洞狮、洞熊以及剑齿虎等远古动物遗骸,那么这些曾经称霸地球的动物,是否也有机会重归世间呢?
答案是充满希望的。当然,我们并非要让死去的动物直接复活,而是借助现代先进技术,培育出具有相似特征和生态功能的灭绝物种。
猛犸象复活计划其实最早是由日本提出的。日本的一个科学研究团队在2011年首次宣布要复活西伯利亚冻土层中的猛犸象,他们准备要利用现代的克隆技术,利用冻土层中保存完好的细胞来克隆出新的猛犸象宝宝。
直到2012年,俄罗斯媒体报道在东部的雅库特永久冻土层中发现了一具极其独特的猛犸象残害。而且最让科学家感到兴奋的是在这具猛犸象残骸中发现了一些具有活性的猛犸象细胞。这无疑对整个科学界都是一个振奋人心的好消息。
他们当时计划在2017年利用这些具有活性的细胞克隆出小的猛犸象。
在所有已灭绝的动物中,猛犸象复活的呼声最高。这是因为猛犸象在苔原上活动时,能够刮掉厚厚的积雪,让冷空气深入土壤,从而维持永久冻土的稳定。一些学者认为,这有助于减缓全球变暖的速度。
同样得益于永久冻土的完美保存,科学家们能够获取高质量、完整的猛犸象DNA样本。早在1994年,科学家就已经对更新世的猛犸象进行了基因测序。如今,猛犸象与现存大象在基因上的差异已逐渐清晰。
接下来,只要将负责抗寒、皮毛、脂肪储存以及猛犸象其他独特特征的基因编辑到亚洲象的基因组中,就有可能在雌性亚洲象的子宫内孕育出猛犸象。
2021年曾有报道称,一家公司宣称只需6年时间,就能让“猛犸象”重回现代社会,只是目前还不清楚后续的进展情况。当然在西伯利亚冻土层中带给人类的不只是好消息,也有让人感到绝望的坏消息。
例如在之前的话题中我们提到的一旦全球气温上升。这些冻土层如果融化,很有可能将会释放出远古病毒,如果远古病毒和那些有活性的猛犸象细胞一样,还保持着活性,那么很有可能会找到他们适合生存的环境,进行大量的复制,这无疑对人类是一个致命性的打击。
随着永久冻土的融化,许多远古病原体很可能会苏醒过来,比如天花病毒。值得警惕的是,如今很多人并未接种天花疫苗,如果这些古老的病毒重新传播,可能会给人类社会带来难以预估的灾难。
永久冻土的奥秘,仍有待我们不断探索,在追求科学突破的同时,也要时刻警惕潜在的风险。
科学探索是一把双刃剑。正确的方向很有可能促进人类文明的进步,但是危害人类的安全也同时存在。我们唯一能做的就是在探索的同时尽可能的规避可能出现的风险。
好了,本期的故事就到这里,我是壹先生故事会,请以此篇文章以飨读者,我们下期再见!
出自《壹先生故事汇》丨壹先生
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来源:壹先生科学之谜