摘要：在发表在《自然通讯》上的一项研究中，研究人员报告说，在 6.35 亿到 7.2 亿年前，在被称为“雪球地球”的时期，当地球的大部分地区被冰覆盖时，我们一些古老的细胞祖先可能在融水池中等待。

从融水池外围取样的蓝藻垫碎片。图片来源：Roger Summon

当地球结冰时，生命在哪里避难？麻省理工学院的科学家们表示，一个避难所可能是点缀在地球冰冷表面的融化冰池。

在发表在《自然通讯》上的一项研究中，研究人员报告说，在 6.35 亿到 7.2 亿年前，在被称为“雪球地球”的时期，当地球的大部分地区被冰覆盖时，我们一些古老的细胞祖先可能在融水池中等待。

科学家们发现，真核生物——最终进化成我们今天看到的多样化多细胞生命的复杂细胞生命形式——可以通过生活在浅水池中而在全球冰冻中幸存下来。这些小而水的绿洲可能一直存在于赤道地区相对较浅的冰盖上。在那里，冰面可以从下方积累深色的灰尘和碎屑，这增强了它融化成水池的能力。在徘徊在 0 摄氏度左右的温度下，由此产生的融水池可能成为某些形式的早期复杂生命的宜居环境。

该团队根据对现代融水池的分析得出结论。今天在南极洲，沿着冰盖的边缘可以找到小池融化的冰。这些极地冰盖的条件与雪球地球期间赤道附近冰盖可能存在的条件相似。

研究人员分析了位于麦克默多冰架上的各种融水池塘的样本，该地区最初被罗伯特·法尔肯·斯科特 （Robert Falcon Scott） 1903 年的探险队成员描述为“脏冰”。麻省理工学院的研究人员在每个池塘中发现了真核生物的明显特征。真核生物的群落因池塘而异，揭示了整个环境中令人惊讶的生命多样性。该团队还发现，盐度在池塘可以容纳的生命类型中起着关键作用：更咸或更咸的池塘具有更相似的真核生物群落，这与淡水较新鲜的池塘中的真核生物群落不同。

“我们已经证明，融水池是早期真核生物在这些全球冰川事件期间可能避难的有效候选者，”麻省理工学院地球、大气和行星科学系 （EAPS） 研究生法蒂玛·侯赛因 （Fatima Husain） 说。“这向我们表明，多样性在这类环境中是存在的和可能的。这真的是一个关于生命韧性的故事。

该研究的麻省理工学院合著者包括 Schlumberger 地球生物学教授 Roger Summons 和前博士后 Thomas Evans，以及卡迪夫大学的 Jasmin Millar、伦敦自然历史博物馆的 Anne Jungblut 和新西兰怀卡托大学的 Ian Hawes。

极地跳水

Snowball Earth 是地球历史上地球结冰的时间段的口语术语。它经常被用来指代发生在低温期的两次连续的数百万年冰川事件，地质学家将其称为 635 至 7.2 亿年前的时间。地球更像是一个坚硬的雪球还是一个更柔软的“雪泥球”，这仍有待商榷。但科学家们可以肯定一件事：地球的大部分地区都陷入了深度冰冻，全球平均气温为零下 50 摄氏度。问题是：生命是如何以及在哪里生存的？

“我们对了解地球上复杂生命的基础感兴趣。我们在化石记录中看到了真核生物在低温时代之前和之后的证据，但我们在很大程度上缺乏直接证据证明它们可能生活在哪里，“侯赛因说。“这个谜团的很大一部分是，我们知道生命幸存下来。我们只是试图了解如何以及在哪里。

关于生物体在雪球地球期间可能躲藏的地方，包括开阔海洋的某些斑块（如果存在此类环境）、深海热液喷口内和周围以及冰盖下，有很多想法。在考虑融水池时，侯赛因和她的同事们提出了一个假设，即表层融冰也可能能够支持当时的早期真核生物。

“关于生命在低温时代可以在哪里生存和庇护，有很多假设，但我们没有很好的类似物来证明所有这些，”侯赛因指出。“今天地球上出现了冰上融水池，并且可以进入，这让我们有机会真正关注生活在这些环境中的真核生物。”

小池塘，大生活

在他们的新研究中，研究人员分析了从南极洲融水池中提取的样本。2018 年，来自新西兰的 Summons 和同事前往南极洲东部麦克默多冰架的一个地区，该地区以拥有融化冰的小池塘而闻名，每个池塘只有几英尺深，几米宽。在那里，水一直结冰到海底，在这个过程中捕获了深色沉积物和海洋生物。风驱动的冰从表面流失形成了一种传送带，随着时间的推移，这些被困的碎屑会带到地表，在那里它吸收太阳的热量，导致冰融化，而周围没有碎屑的冰会反射入射的阳光，从而形成浅水融水池。

每个池塘的底部都铺满了微生物垫，这些微生物垫经过多年积累，形成了一层层粘稠的细胞群落。

“这些垫子可以有几厘米厚，颜色丰富，而且可以非常清晰地分层，”侯赛因说。

这些微生物垫由蓝细菌、原核生物、单细胞光合生物组成，它们没有细胞核或其他细胞器。虽然已知这些古老的微生物可以在地球上一些最恶劣的环境中生存，包括融水池，但研究人员想知道真核生物——进化出细胞核和其他膜结合细胞器的复杂生物——是否也能经受住类似的挑战。回答这个问题需要的不仅仅是显微镜，因为微生物垫中存在的微观真核生物的定义特征太微妙，无法通过肉眼区分。

为了表征真核生物，该团队分析了垫子中它们产生的称为甾醇的特定脂质，以及称为核糖体核糖核酸 （rRNA） 的遗传成分，这两者都可用于识别具有不同特异性的生物体。这两组独立的分析为某些真核生物群体提供了互补的指纹图谱。作为该团队脂质研究的一部分，他们在微生物垫中发现了许多甾醇和 rRNA 基因与特定类型的藻类、原生生物和微观动物密切相关。研究人员能够评估不同池塘的脂质和 rRNA 基因的类型和相对丰度，并发现池塘中拥有令人惊讶的真核生物多样性。

“没有两个池塘是一样的，”侯赛因说。“有重复的角色阵容，但他们以不同的数量出现。我们在研究的所有池塘中发现了来自所有主要类群的真核生物的不同组合。这些真核生物是在雪球地球中幸存下来的真核生物的后代。这确实突出了 Snowball Earth 期间的融水池塘可以作为冰上绿洲，滋养了真核生物，从而使复杂生命（包括我们）后来能够多样化和扩散。

来源：人工智能学家