【Wired 硬塞】冰封兩萬四千年仍沒死的怪物,輪蟲從永凍土中甦醒!

雖然已知頑強的輪蟲在各種環境下都能存活,但是這最新發現還是能讓輪蟲名留青史。
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原文來自 Wired《24,000 Years in Permafrost Still Didn’t Kill These Ancient Critters》,作者 K.E.D. Coan。台灣康泰納仕集團授權提供,由 Amber Peng 翻譯並經 INSIDE 編審。

輪蟲是生活在淡水裡的多細胞生物,非常微小,只能用顯微鏡才能觀察到。它們很耐寒(甚至可以在液態氮裡存活)、耐熱、耐乾、耐輻射,沒有交配行為卻已經在地球生存了上百萬年。現在,微小卻有驚人生命力的蛭形輪蟲又再次驚艷了科學家,他們最近在兩萬四千年的西伯利亞永凍土中發現了還存活(或說還可以復活)的輪蟲。在極低溫的環境下存活了兩萬四千年,無疑是該物種的最新紀錄。

但輪蟲不是唯一能在永凍土或是雪地裡存活的物種。同一批研究人員也曾在西伯利亞永凍土裡發現了冰凍四萬年卻還能復活的線蟲。其他像是苔類、種子、細菌、病毒也被觀察到能在冰雪裡存活一段時間,因此科學家很擔心,有些有害生物會在冰河和永凍土融化後被釋放出來。

不過我們還不必太擔心,畢竟線蟲通常只會寄生在細菌、藻類和排泄物上。但是輪蟲是食物鏈底層的重要成員,它的復活讓我們必須思考,消失千年的物種會怎麼回到現代生物圈?

俄羅斯普希諾市的土壤冰凍學研究室近十年來持續在開挖西伯利亞永凍土,希望能找到更多的遠古生物。當他們發現一個物種後,接著會用放射性碳年代測定法判定物種周邊土壤的年代(證明該地層不受板塊運動影響太多)。例如去年他們就發現了「冰雪動物園」,當中有 35 種原生生物 (有細胞核,但是不屬於動物、植物或真菌類的真核生物),研究人員估計它們的歷史約幾千年到幾萬年不等。

在這次最新的研究中,科學家培養了土壤樣本約一個月後就發現了活的蛭形輪蟲。在輪型動物門中,蛭形輪蟲有很特別的單性生殖能力,也就是用複製的方式產出下一代,遠古的蛭形輪蟲就已經用這種方式延續物種。雖然因為這種繁殖方式很難辨認遠古的蛭形輪蟲,但是也讓科學家能進一步研究沒被冰凍的蛭形輪蟲的特徵和行為。

在永凍土的研究中,科學家總是擔心樣本可能被現今的有機體汙染,科學家在研究時,除了使用各樣的技術確保樣本不被汙染,他們也研究了在土壤樣本中的 DNA,去證實汙染的可能性非常低。種系發生學(研究及推理生物個體或群體,例如物種或種群間演化史及關係)的研究更證明他們挖掘到的輪蟲確實沒有混雜現代的個體,不過在比利時也發現與它們親屬關係很近的群體。

這群研究人員希望能更了解輪蟲被冰凍的過程,以及這些輪蟲如何在這環境下還能存活這麼久。首先,研究人員先把複製出來的輪蟲片段放到零下 15 度的環境中一個星期,攝影機捕捉到了輪蟲復活的畫面。

不過研究人員也發現並非所有的複製輪蟲都存活下來,而且這些輪蟲的耐寒性跟現代許多區域,例如冰島、阿拉斯加、歐洲、北美、甚至是亞洲和非洲熱帶區域的輪蟲相比,耐寒性並沒有高出很多。它們的確有比基因序相似的輪蟲稍微耐寒一些,但整體差不了多少。

科學家也發現如果輪蟲可以存活在結凍過程較緩慢(約 45 分鐘)的地方,這是一個重要的發現,因為結凍過程緩慢,有機體的細胞內會結晶,這對多數有機體是極危險的一件事,但這些輪蟲卻沒有死。事實上任何超低溫保存領域的人都試圖找出防止結晶的機制,這也是為何此發現會如此重要的原因。

雖然該團隊並非超低溫保存領域的研究員,但是他們也打算進行更多的實驗以了解隱生的機制,隱生指的是讓生物體的新陳代謝降到最低的狀態,讓生物體有機會復活過來。但是若要用低溫保存較大的生物體,該研究作者認為就比較困難,輪蟲有像是腦和腸胃道的器官,就已經是所有能在極低溫環境存活的生物中構造最複雜的。

那麼問題又回到地球暖化後,有什麼物體會會重新出現,而它們的出現又會帶來什麼影響呢?證據顯示有許多有機體可以在冰雪中存活。從微觀角度來看,保存完好的微生態系統(線蟲、輪蟲、原生生物、病毒、細菌等)可能會一起解凍。究竟這些在地底長眠的物種會與我們共存還是彼此影響還很難說,但是這的確是值得思考的問題。

責任編輯:Chris
核稿編輯:Anny

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