寻找生命在下面的冰Vostok站
自1976年以来,科学家们Vostok站一直在努力解决的生活材料是否存在问题沃斯托克湖。生物(实际上第一冰核微生物)分析被Vostok车站Abizov博士从俄罗斯科学院微生物研究所检索第一个冰芯。一个便携式微生物钻井装置和无菌采样和实验室分析构建了冰核。小结构(9 m x 3.7米和2.5米高)被安装在雪橇,位于离车站400米西(主风向相反的方向)。微生物的房子配备电热(后来机械)演习。一些程序被送往消毒前钻及其组件的开始钻探(图7.7)。微生物学的核心钻井是只有从内部进行这种结构。样本提取核心和内心的部分被使用特殊设备为此构造(图7.8)。
微生物被发现和提取核心样本的深度2570米。解冻样本放置在无菌烧瓶立即密封冷藏。水瓶被送到研究所的实验室,打开在一个无菌室,其内容接种成各种营养媒体。部分的样本通过一个过滤器孔径为0.2 m ^沉淀微生物区系,其他生物和各种粒子的大小超过了过滤孔径。一个数字化的方法和扫描电镜也使用。微生物的几种被发现在几个视野,包括那些属于不同分类群的特点是相当大的
图7.7。微生物的住房深层钻井Vostok车站(改编自Abizov, 2001): I -钻井部分,II -微生物部分,III -条目,IV -洗涤空间,1 -钻孔的口,绞车2 -,3 -钻井控制,4 -的基础钻井平台表5 - 6——无菌提取存储箱冰芯样品,7 -框无菌冰样本分析,8 -工作表,9 -恒温器,10 -热蒸汽锅,和11——坦克。
图7.7。微生物深层钻探的住房在Vostok车站(改编自Abizov, 2001): I -钻井部分,II -微生物部分,III -条目,IV -洗涤空间,1 -钻孔的口,2 -绞车,3 -钻井控制,4 -钻井平台的基础,5 -表6 -无菌抽取的冰芯样本存储箱,7 -框无菌冰样本分析,8 -工作表,9 -温控器,热蒸汽锅,10 - 11——坦克。
图7.8。设备的无菌抽取样本冰层核心站(改编自Abizov, 2001): 1 -冰芯,2 -加热器,3 -无菌融水管、4 -取水杯,5 -支持加热元件,6 -环破坏设备,7 -冰核心支持,8 -无菌瓶。
形态多样性。各种形状和大小的原核微生物(细菌)被发现在整个长度的核心。图7.9展示了这些特性在古代冰核位于深度从1500年到2500 (Abizov et al, 1998 b)。
Abizov博士展示了通过使用样本接种的结果到营养媒体,这些视野的微生物群落主要由孢子形成细菌(Abizov, 1993)。可能孢子形成细菌的营养细胞,这代表了大多数grain-positive细菌,特别是耐冷和有能力长期回生至关重要的功能被保留(Abizov, 1993)。微生物细胞数量在不同视野范围在0.8 x 10 ~ 3和10.8 x 10 ~ 3在1立方米的冰。
图7.10 (Abizov, 1998 b)显示了微生物的定量分布在冰和尘埃粒子样本不同深度,不同年龄对应的冰。似乎没有明确的法律基础的定量分布这些生物对深度。然而,冰河学研究的尘埃粒度分布沿着冰核长度的波动表明,粉尘浓度的波动取决于气候条件(Jouzel et al ., 1993)。
Abizov博士从数据得出结论,微生物细胞发生在深1500 - 2759米的冰盖下面Vostok站,和仍然可行的110000 - 240000年,首次建立微生物可以
图7.9。微生物区系的古冰视野下Vostok站:(a e)和(g)荧光和电子显微镜(我),(一)细菌细胞,(b)放射菌类细胞碎片,(c)出芽酵母分裂,(d)部分细胞溶解菌丝的真菌(上层行)和各种真菌分生孢子(低行);(e)和(f)微藻,(g)尘埃粒子吸附细菌(改编自Abizov et al, 1998 b),
图7.9。微生物区系的古冰视野下Vostok站:(a e)和(g)荧光和电子显微镜(我),(一)细菌细胞,(b)放射菌类细胞碎片,(c)出芽酵母分裂,(d)部分细胞溶解菌丝的真菌(上层行)和各种真菌分生孢子(低行);(e)和(f)微藻,(g)尘埃粒子吸附细菌(改编自Abizov et al, 1998 b),
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- 岁(1000年)
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- 图7.10。微生物的数量分布和尘埃粒子沿着(年龄)Vostok站冰芯(改编自Abizov et al ., 1998 b)。气候变化raybet雷竞技最新(a) (b)浓度的微生物细胞核心,和(c)浓度的尘埃粒子沿着核心。
存在于回生这段时间在南极冰原的重要功能保留。然而,可行的细胞的数量随深度增大而减小(年龄),不与完整细胞的总数在同一视野(图7.11)。
累积的发现冰冰盖底部的湖的微生物研究开辟了道路Vostok水通过冰芯研究(Priscu et al ., 1999;卡尔et al ., 1999;Abizov et al ., 2001;Bulat et al ., 2001),因为有130米的冰盖之间剩下的底部钻孔和冰/湖水接口。然而,湖的污染是一个主要的危险问题防止进一步的钻探。
有证据支持的存在两个不同的层在地层累积冰。上70层(3538 - 3609 m)包含可见的矿物
深度,100年的3000
200 7000
300 12000
600 35000
1500 107000
图7.11。比例的不同类型的重要微生物随深度(年龄)的冰芯(改编自Abizov, 2001): 1 - non-spore形成细菌,2 -孢子形成细菌,3 -酵母,4 -蘑菇菌丝体,5 -改变至关重要的微生物的总数。
深度,100年的3000
200 7000
300 12000
600 35000
1500 107000
图7.11。比例的不同类型的重要微生物随深度(年龄)的冰芯(改编自Abizov, 2001): 1 - non-spore形成细菌,2 -孢子形成细菌,3 -酵母,4 -蘑菇菌丝体,5 -改变至关重要的微生物的总数。
夹杂物被认为是附在动荡的湖水(吴和卡马克,2000)。同位素和气体含量数据(Souchez et al ., 2000;Lipenkov Istomin, 2001)表明,形成这个湖冰的上部分是伴随着捕获和随后冻结液态水夹杂物(所谓的“水口袋”)。另一方面,冰的和统一的气体含量极低,以及缺乏矿物包裹体在较低的部分的累积冰层(从3609 - 3623 m和可能的冰水界面)排除的重要参与液态水口袋在冻结过程中形成。这最深的^ 140 - m的Vostok冰可能一直累积在最大水深的对流湖水很低(吴和卡马克,2000)。与此一致的是,气体含量和浓度主要的离子发现高几个数量级的上层累积冰比更低的层。
正是前面提到的累积冰从不同视野的初步研究显示核心的不同微生物的存在。这些微生物的数量和多样性是不同的每个不同的视野,与有机和无机杂质的冰样品,但没有明显的证据表明,生物的数量和类型累积冰冰川冰的起源有巨大的区别。
累积冰的研究包括研究化学的湖水和存在和类型的生物可能会Vostok湖。累积冰研究推断的数据可能会质疑(例如,通过大冰晶体结构创建低孔隙度和不同寻常的晶粒生长,限制液体注入到晶格)。这意味着液体化学杂质在晶界可能并不代表在大质量
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- 图7.12。细菌细胞在累积冰来自下部的Vostok车站钻孔(改编自Priscu et al ., 1999)。扫描电子显微镜下细胞(由箭头标志)(a e)和原子力(F)放大。
冰(Montagnat et al ., 2001)。因此,使用累积冰组合预测的湖水的成分必须小心。然而,模型预测活性微生物组合应该能够存在于静脉和冰颗粒之间的间隙。
累积中许多微生物发现了冰,和数据显示,细菌多样性与DNA检测到低是典型的现代DNA (Priscu et al ., 1999;卡尔et al ., 1999)。图7.12显示了(箭头)细菌细胞被Priscu et al .(1999)使用扫描电子显微镜(图7.12 (a e))和原子力显微镜(图7.12 (F))。
然而,分子生物学研究的冰(Bulat et al ., 2001)表明,很少有累积冰,如果任何微生物和大多数微生物检测到直到现在可能与钻井液的污染和核心处理。一些新的“超净”技术获得的数据表明,细菌密度在以前的报告被或许高估了一个数量级。也表明,病毒存在于冰川和冰吸积和这些病毒显示各种不同寻常的形态。这些病毒颗粒的起源是未知的,但DNA的研究来确定正在进行。Siegert et al。(2003)认为,微生物与累积通过冰和冰迁移进入地表水Vostok在融水湖迅速合并前的吸积过程融水和更深的湖水。一些分子生物学研究发现了一种细菌菌株的DNA类似于嗜血细菌(Bulat et al ., 2001),表明Vostok湖热液活动的可能性。如果事实证明,它将提供新思想会发生什么湖的水域Vostok (Bulat et al ., 2004)。
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