研究人员在南极冰层以下发现了一个活跃的生态系统，其中有一半英里

从冰川下的惠兰山湖出来的微生物“非常难以置信”，微生物细胞呈各种形状。黄色箭头指向通过扫描电子显微镜观察到的棒状细胞。（图片由WISSARD提供）。

WISSARD项目的研究人员发现了一个活跃的微生物生态系统，该生态系统生活在南极冰盖下，将铵和甲烷转化为生长所需的能量。

博兹曼（Bozeman）–美国对地球的最前沿之一进行的大规模远征中的第一篇突破性论文表明，在南极西部冰盖表面以下半英里处存在着生命和活跃的生态系统，特别是在一个尚未出现的湖泊中经历了数百万年的阳光或风息。

生命以微生物的形式存在，它们生活在巨大的南极冰盖下，并将铵和甲烷转化为生长所需的能量。蒙大拿州立大学教授约翰·普里斯库（John Priscu）说，许多微生物是被称为古细菌的单细胞生物。他还是8月21日出版的《自然》杂志以MSU作者为主的论文的合著者，这是一本有关科学和技术所有领域的国际周刊。

普里斯库说：“我们能够明确地向世界证明南极洲不是一片死大陆，”他补充说，《自然》杂志的数据是生活在南极冰盖下冰下环境中的第一个直接证据。

第一作者布伦特·克里斯特纳（Brent Christner）说：“这是第一个明确的证据，表明南极冰盖下不仅存在生命，而且还有活跃的生态系统，这是我们数十年来一直在猜测的东西。在这篇论文中，我们砸了桌子说：“是的，我们是对的。”

普里斯库说，他对2013年1月钻进半英里的冰层到达惠兰山下湖后发现的生命并不感到惊讶。普里斯库（Priscu）是国际知名的极地生物学家，同时研究南极和北极。今年秋天将是他在南极洲的第30个田野季节，他早就预言了这一发现。

十多年前，他在《科学》（Science）杂志上发表了两篇手稿，首次描述了微生物在南极冰层内和冰层下的繁衍生息。五年前，他发表了一篇手稿，他预测南极冰下环境将是地球上最大的湿地，该湿地不是由北美典型的湿地地区的红翼黑鸟和香蒲所控制，而是由开采岩石中矿物的微生物所主导在零度以下的温度下获取促进其生长的能量。

在进行了十多年的环球旅行之后，普里斯库（Priscu）在讲解描述南极冰层下可能存在的物质之后，帮助说服了美国国家资助机构，这项研究将改变我们看待地球上第五大大陆的方式。

普里斯库说，尽管他对这一发现并不感到惊讶，但他对南极发现的一些细节感到兴奋，特别是在零下温度下没有阳光的情况下微生物如何发挥作用，以及DNA测序的证据表明优势生物是古细菌。 。古细菌是生活的三个领域之一，其他是细菌和真核生物。

许多冰下古细菌利用铵化学键中的能量来固定二氧化碳并推动其他代谢过程。另一类微生物利用甲烷中的能量和碳谋生。根据普里斯库的说法，铵和甲烷的来源很可能来自数十万年前南极变暖和海洋淹没西极南极时沉积在该地区的有机物质。他还指出，随着南极洲继续变暖，大量甲烷（一种有效的温室气体）将被释放到大气中，从而加剧气候变暖。

该地图指示了南极西部冰原上的钻探地点，研究人员在此发现了冰川下的惠兰山下半英里处的活跃生态系统。（图片由WISSARD提供）。

普里斯库说，美国小组还证明了这种微生物起源于维兰斯湖，并且不是被污染的设备引入的。他以前对南极冰的研究的怀疑论者认为，他的小组实际上并没有发现微生物，而是回收了它们带来的微生物。

普里斯库说：“我们采取了极端的行动，以确保我们不会污染地球上最原始的环境之一，同时确保我们的样品具有最高的完整性。”

两年前，MSU在WSUARD的钻孔净化系统上进行了广泛的测试，以确保其正常工作。普里斯库（Priscu）在国际期刊上领导了一份出版物，介绍了这些测试的结果。该去污系统与一种同类的热水钻配合使用，该热水钻用于融化穿过冰原的钻孔，这为通往冰下环境的采样提供了管道。

普里斯库说，每天在南极洲，他都会告诉他的团队保持简单。为了证明在南极西部冰盖下存在一个生态系统，他至少需要三条证据。他们必须在显微镜下看到来自威兰斯湖的微生物，而不是被污染的设备。然后他们必须证明微生物是活的并且正在生长。他们必须通过自己的DNA来识别。

当团队发现这些东西时，他知道它们已经成功了，普里斯库说。

Whillans冰流冰河下研究钻探（WISSARD）项目于2009年正式开始，获得了美国国家科学基金会（National Science Foundation）的一千万美元资助。研究人员目前在美国的8个研究机构中有13位主要研究人员参加，于2013年1月深入到冰川下的Whillans湖。他们发现的微生物仍在MSU和其他合作机构中进行分析。

克里斯特纳说，在微生物学中很难确定物种，但是“我们正在寻找一个水柱，其中可能包含大约4000种我们称之为物种的东西。这真是令人难以置信。”

普里斯库计划在这个南极夏季再次在南极夏季进行钻探，他说WISSARD是第一个直接研究南极冰下环境生物学的大型多学科研究。南极冰原的面积是美国½的1倍，蕴藏着地球70％的淡水，任何明显的融化都会大大增加海平面。威兰斯湖是南极冰盖下200多个已知湖泊之一，也是WISSARD研究中的主要湖泊之一，大约每三年充水和排水。排泄惠兰斯湖的河流流经法国大小的罗斯冰架，流向南部海洋，在那里可以提供生命所需的养分并影响水的循环方式。

普里斯库说，对于在南极西部冰盖下探索世界的机会，对于美国团队以及该团队的一部分并撰写或与人合着《自然》一书的几名与密西根州立大学相关的研究人员来说，都是无与伦比的机会。

克里斯特纳（Christner）曾于2002年至2006年在MSU担任Priscu和Mark Skidmore的博士后研究员。他现在是路易斯安那州立大学生物科学副教授。吉尔·米库基（Jill Mikucki），现在是诺克斯维尔田纳西大学的助理教授，是普里斯库（Priscu）的博士生之一。斯基德莫尔（Skidmore）是密苏里州立大学地球科学系的冰川地球化学家。现任英国阿伯里斯特威斯大学的安德鲁·米切尔（Andrew Mitchell）是MSU生物膜工程中心的博士后研究员。Alex Michaud和Trista Vick-Majors目前正在MSU的Priscu研究小组获得博士学位。团队中的其他MSU人员是教育和宣传协调员Susan Kelly和项目经理John Sherve。

普里斯库说，密西根州立大学如此参与的事实反映出它正在开创科学的新领域。MSU是许多研究冰上和冰下生命的科学家的共同祖先。

“当他们进入实验室时，我总是告诉我的学生‘我们正在发明这一科学领域。它在冰上和冰下的生活中发挥作用。此字段从未存在过。我们考虑了。您是先锋，’”普里斯库说。

Vick-Majors对参加WISSARD的机会表示赞赏，她说，在将第一批水样本从次冰川湖Whillans中抽出后的一个小时内，她在显微镜下看到了细菌。几天之内，她看到了细菌活跃的证据。

“那真是太让人激动了。这将很难达到顶峰，”她说。

她补充说：“如果您想在南极冰下环境中进行微生物生态学研究，约翰可能就是您想要与之共事的人。我很幸运获得这次机会。”

米歇德对此表示同意，“有些研究生开玩笑说，‘我们如何做到这一点？”我们做不到。

他说，但是学生们可以利用他们的WISSARD经验，并进一步了解Whilan湖底冰湖和其他冰下生境。这不是要出去寻找更多新颖的栖息地。

克里斯特纳说，在《自然》杂志上撰写论文的团队是极地生物学的理想团队。除了与密西根州立大学相关的科学家外，合著者还包括路易斯安那州立大学的研究生Amanda Achberger。意大利威尼斯大学的地球化学家Carlo Barbante； Sasha Carter，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的博士后研究员； Knut Christianson是明尼苏达州圣奥拉夫学院和纽约大学的博士后研究员。

普里斯库说：“我希望这一激动人心的发现能够触及全世界人们的生活（无论老幼），并激发下一代极地科学家。”

出版物：Brent C. Christner等人，“南极西部冰盖下的微生物生态系统”，《自然》 512，310-313（2014年8月21日）； doi：10.1038 / nature13667

图片：威萨德