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          極地之旅

          作者:Michelle Tetreault Carlson 來源:美國MoBio實驗室【字號:

          注意:如果你是不用微博的人,這篇文章可能會給你帶來開始玩微博新的動力。

          自某一天我讀過Arwyn的博文后就再也沒有停下來過!他曾經曬出自己大學課程的研究結果,關于為什么薰衣草等常用精油的殺菌效果居然比漂白劑等有毒化學物質更好。多么令人震驚的結果!后來我與他取得聯系,經過一段時間后,慢慢了解到他在做的更厲害的事情:北極冰雪地區微生物與全球氣候變暖相關性的研究。

          我問了他一些的問題,得到如下回答。

          1、向MOBIO介紹下你的課題吧

          我的研究主要方向是微生物與冰川系統互作。這個夏天我們的團隊非常忙碌,忙著做斯瓦爾巴特群島、加拿大北極圈、格陵蘭島、瑞典北極圈和歐洲阿爾卑斯山脈的項目。目前我們正集中精力對英國皇家學會贊助的格陵蘭島項目進行研究。該項目旨在了解格陵蘭冰原表面微生物群落結構隨著時空的改變會發生怎樣的變化。我現在在一個由Dark Snow Project運營的科學營與兩位合作伙伴一起收集樣品、做實驗。他們分別是,Aberystwyth大學的Tristram Irvine-Fynn博士和Derby大學的Joseph Cook博士。

          2、這項目為什么那么重要

          不久前科學家們還在認為冰川和冰原是不利于生物生存的極端環境,F在我們知道微生物在冰川和冰原表面、里面或者下面是很豐富、活躍甚至多種多樣的。冰川系統中微生物種類很廣泛卻少被探究,而它們在冰川和冰原的演變過程中卻扮演著非常關鍵的角色(DOI: 10.1002/wat2.1029)。最近我們發表了一些關于冰原表層微生物豐度的文章(e.g. DOI: 10.1002/cyto.a.22411)。大眾似乎習慣于用國際標準單位多少個"曼哈頓"來直觀地衡量冰川所受災害程度。我計算過,一曼哈頓大小的冰川,其表面數米厚冰雪所生活的微生物數量,可相當于整個曼哈頓市人口的體細胞的總和。而我們僅僅是從大約10年前才逐漸意識到這些地方也存在著生命。

          另一方面,冰川的溶解不只會導致海平面上升,還產生生態問題。冰層表面微生物的棲息環境容易受氣候變化的影響并產生放大效應。冰川表面的生物薄膜和聚合物,例如冰塵和冰生或雪生藻類,會使冰變黑,減少反射,從而促進冰川溶解。在漫長的相互作用過程中,微生物會對冰川和格陵蘭冰原表層的溶解表現出強大的生物反饋作用。我們可以從衛星觀測圖上看到低反射的黑色區域正在快速溶解。而當親自置身這些地方的時候,你會發現這些區域被冰塵生態所覆蓋,并且變黑也是由冰塵中微生物產生的腐殖質堆積導致的。

          3、這會有哪些潛在影響呢?

          希望我們的項目對繪制微生物群落結構隨時空變遷產生的變化圖譜會有所幫助,尤其是在理清種群結構與冰川融化之間的關系方面。盡管上面提到我們研究目的是微生物怎樣導致冰溶的,但微生物如何對冰溶做出反饋也我們研究的另一重要方面。2012,短短數天內,格陵蘭冰原97%的冰雪發生融化?;谥皩valbard冰川的研究,我預測(doi:10.1038/ismej.2013.51)某些微生物種群會對冰溶做出反應,有了可利用的液態水和鹽分,格陵蘭冰原上會爆發性形成覆蓋面積巨大但存在時間較短的微生物群。實際上這是件非常重大的事情,但由于它發生在看不見的微生物界,兩年后我們仍不知道它發生到底有沒有發生。上周六我們有幸從內陸帶回來一些樣品,以研究其微生物在應對以往冰溶期的過程中是否發生了群落結構變化。我已經迫不及待想把這批樣品盡快送回位于Aberystwyth的實驗室了

          4、你的研究對公眾來說有什么重要意義?

          我的團隊對微生物與表層冰層互作研究懷有濃厚興趣。對我們來說,一開始只是出于學術追求,但現在因為生物與冰溶之間的相互作用,這個課題已經被賦予了更廣泛的意義。我們都知道,當氣候變暖時,地球冰川和冰原溶解會導致海平面上升。影響遍及世界各地的人,比如居住在沿海低洼地區的人將面臨遭受洪水的風險,數以百萬計的人依賴冰川融化補給水資源,還有其它靠生長在這些地區農作物為食的人。越來越多的證據顯示微生物代謝很大程度上加速了表層冰的融化,所以我們的工作雖小,但對認識冰融對我們生活會造成什么樣的影響,很重要。

          5、MO BIO是怎樣幫助到你們的?

          我使用MOBIO的試劑盒來提取環境樣品的核酸差不多有十多年了,提取過上千份樣品,包括各種類型的土壤、沉積物、生物薄膜、河水、冰融水、積雪、空氣乃至冰塵這種因生物豐度非常低且富含腐殖質等PCR抑制因子的典型的極具挑戰性的樣本,其中提取失敗的總共不過六、七份!是MOBIO的試劑盒使得環境樣品的核酸更容易獲得了。

          其次,我們正日漸面臨一場我將其稱之為"現代冰川生物學啟蒙"的挑戰——到處都是冰塊,而且還不是凍成一整塊的!我們工作的環境很偏僻,根本不可能有超低溫冰箱。在此用液氮或干冰是不切實際的。然而,保護好能代表采樣瞬間微生物群落結構的高質量核酸對我們來說非常重要。土壤保護液等穩定試劑幫了我們很大忙。

          Arwyn,你不是在開玩笑吧?我們的地球得感謝你,感謝你的研究,感謝你這份對工作的熱情!對了,還要恭喜你最近贏了微生物組學獎,也祝愿科學界明日之星的你們再接再厲!

          鉆冰準備
          半夜采集樣品
          鉆取冰芯
          樣品搜集
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