当地球被冰覆盖时，生命仍然存在——但如何生存呢？

当地球被冰封时，生命藏在哪里？新的研究表明，阳光充足的浅水融水池塘——古老冰盖上的小水池——可能为早期复杂的生命形式提供了生存的场所。

这些冰上的冰袋可能在我们星球历史上最寒冷、最严酷的篇章之一充当安全区。

该研究由麻省理工学院 （MIT） 领导的国际科学家团队进行。这项研究的重点是被称为“雪球地球”的时期，当时地球的大部分地区在 635 至 7.2 亿年前被冰包裹。

融水池塘为生命提供庇护

在雪球地球期间，气温降至零下 50 摄氏度。冰盖可能覆盖了陆地和海洋——甚至可能在赤道附近。尽管如此，生命还是设法生存了下来。

多年来，生命如何持续存在的问题一直困扰着科学家。一些人认为，生物可能在海洋深处的热液喷口、冰下，甚至在小片开阔水域中生存。

但麻省理工学院领导的团队想探索一个不同的想法：如果冰面上的融水池是关键呢？

该研究的主要作者法蒂玛·侯赛因 （Fatima Husain） 是麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究生。

“我们已经证明，融水池是早期真核生物在这些全球范围内的冰川作用事件中可能避难的有效候选者，”侯赛因说。“这向我们表明，多样性在这类环境中是存在的，而且是可能的。这真的是一个关于生活韧性的故事。

在南极洲发现的线索

为了验证这一理论，研究人员转向了现代南极洲。今天，您可以在麦克默多冰架沿线找到散布的浅水融水池。

当阳光温暖了充满灰尘的冰块时，池塘就会形成，池塘表面融化到足以形成小水池的程度。这些条件可能与 Snowball Earth 期间赤道附近存在的情况相似。

2018 年，麻省理工学院的 Roger Summons 及其同事从其中几个池塘中收集了样本，这些池塘在一个多世纪前首次被描述为“脏冰”。

该团队发现池塘底部有厚厚的微生物垫——多年来积累的粘性层，主要由光合蓝藻制成。但这并不是他们发现的全部。

研究人员还发现了更复杂生命的迹象。不仅是细菌，还有真核生物——具有细胞核的生物——存在于他们研究的每个池塘中。

融水池中隐藏的生物

为了确认真核生物的存在，科学家们使用了两种技术。首先，他们寻找甾醇，即只有真核生物才能产生的脂质分子。然后，他们分析了核糖体 RNA，它充当遗传指纹。

这些工具不仅帮助他们识别了单一类型的生物，还帮助他们识别了每个池塘中繁衍生息的整个群落——藻类、原生生物、微观动物。

“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。

一个令人惊讶的发现：池塘的盐度对那里的生活有重大影响。较咸的池塘拥有相似的群落，而较新鲜的池塘则有更多的变化。

侯赛因说：“这确实凸显了雪球地球期间的融水池塘本可以作为冰上绿洲，滋养了真核生物，从而使后来复杂生命（包括我们）的多样化和扩散成为可能。

融水池蕴藏着古代生命的线索

关于雪球地球的真实情况仍然存在争议——它是一个完全冻结的球，还是一个带有薄片开阔海洋的“雪泥球”。但来自南极洲的证据表明，今天的融水池可以作为古代环境的有用模拟。

“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，“侯赛因解释说。

“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。事实证明，融水池可能是这个答案的重要组成部分。

侯赛因指出：“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假设。

“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。”

通过研究当今地球上最寒冷的地方之一，科学家们拼凑出生命是如何度过地球上最黑暗和最寒冷的时期之一的。