数万年来，古老的微生物一直沉睡在阿拉斯加的永久冻土中，就像《睡美人》中的角色一样，处于一种休眠状态。
如今，一群地质学家在《JCR Biogeosciences》杂志上发表的研究报告称，他们唤醒了 4 万年前的微生物，并观察到它们繁衍成蓬勃发展的群落。
复苏古代微生物
北半球大片地区覆盖着由冰、岩石和土壤组成的冻土，称为永久冻土。这些栖息地通过保存动物、植物甚至微生物的遗骸，提供了过去的快照。
这些微生物不仅被冻结在时间里，而且有些微生物通过进入休眠状态，在这些严酷而无情的环境中存活了数千年。事实上，以往的研究表明，某些微生物在经历了 4 万多年的低温冷冻状态后，仍然可以被复苏——并且保持传染性。
除了证明这些微小生物的极强韧性和令人印象深刻的寿命外，科学家们复苏古代微生物的能力也具有现实意义。人类活动引起的气候变化正在导致永久冻土覆盖地区的温度升高，美国环境保护署 (EPA) 报告称，阿拉斯加部分地区正以每十年 1.5 华氏度的速度升温。随着气温升高和永久冻土融化，这些古代微生物可能会被释放出来。
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微生物群落的生长
为了了解阿拉斯加夏季持续变暖可能会发生什么，科罗拉多大学博尔德分校 (CU Boulder) 的研究人员收集了阿拉斯加永久冻土研究隧道中近地表和地下永久冻土样本。这些样本的年代各不相同，从几千年前到晚更新世（约 37,900 至 42,4000 年前）。
“你走进去首先注意到的是，那里气味非常难闻。闻起来就像一个被遗弃了太久的潮湿地下室，”论文第一作者 Tristan Caro，科罗拉多大学博尔德分校地质科学的前研究生，在一份声明中说。“对于微生物学家来说，这非常令人兴奋，因为有趣的气味通常是微生物产生的。”
这些样本被给予水分，并在 39 华氏度（4 摄氏度）或 54 华氏度（12 摄氏度）的温度下培养。利用“重氢”（氘），研究小组能够监测脂质化合物的生长速度，进而监测整个微生物群落的繁殖速度。
引用海明威的话来说，微生物群落的生长是“渐渐地，然后突然地”。研究报告称，解冻后的第一个月，微生物的生长“极其缓慢”——有些日子，每 100,000 个细胞中只有 1 个被替换。研究人员得出结论：“温度可能驱动哪些类群是活跃的，但不是生长速度。”
然而，在大约六个月的时候，情况发生了变化。“微生物群落在六个月后会经历剧烈的重组，通常以前很少见的微生物成分会成为群落中的主要成员，”研究人员在《JCR Biogeosciences》的研究中写道。
研究结果表明，解冻时的温度对微生物生长的影响可能不如其他因素，例如养分的可获得性和不同类群的组成。在现实世界中，这意味着微生物可能需要数月才能在热浪后复苏。因此，夏季（融化季节）的长度可能比温度本身更重要。
Caro 说：“阿拉斯加的夏天可能有一天很热，但更重要的是夏季的延长，让这些高温持续到秋季和春季。”
从碳汇到碳排放源
虽然一些研究关注复苏古代微生物对健康的影响，但 Caro 和他的团队强调了其对环境的影响。一旦释放，这些微生物群落就会分解环境中的有机物，产生二氧化碳和甲烷等温室气体。
据估计，全球的永久冻土储存的碳量是目前大气中的两倍。因此，永久性融化将曾经的碳汇转变为排放源。这只会加剧变暖趋势，尽管其程度尚不确定——科罗拉多大学博尔德分校地质科学教授、论文合著者 Sebastian Kopf 在一份声明中表示：“这是气候响应中最大的未知数之一。”
该团队希望未来的研究将关注阿拉斯加及其他地区发现的不同类型的永久冻土。
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文章来源
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- JCR Biogeosciences，阿拉斯加福克斯永久冻土研究隧道中脂质稳定同位素探测结果：深层永久冻土中的微生物复苏与生长速率
- 病毒。关于从古代永久冻土中复苏的真核病毒的更新
- EPA。气候变化指标：永久冻土
