人類在珠穆朗瑪峰的封凍中留下了持久的微生物遺產
位於喜馬拉雅山海拔近5英里處,珠穆朗瑪峰和其鄰近的山峰洛特西之間的貧瘠、風吹日曬的窪地,仍然沒有雪。在南坡,每年有數百名尋求刺激的人建立他們的最後營地,準備從東南側登頂世界最高峰。
南山坳上的一個營地,每年有數百名冒險家在這里扎下最後的營地,然後試圖從東南側攀登世界最高峰。照片是在貝克-佩里收集土壤樣本的地點附近拍攝的。來源:貝克-佩里
由科羅拉多大學博爾德分校領導的新研究表明,這些冒險者無意中留下了具有彈性的微生物的冰凍特徵。這些微生物可以忍受高海拔地區的極端條件,並在土壤中休眠幾十年,甚至可能是幾個世紀。
這項研究不僅突出了旅遊業對世界最高山峰的無形影響,而且還可能導致更好地了解地球上生命的環境限制,以及其他行星或寒冷衛星上可能存在的生命。這些發現上個月發表在《北極、南極和高山研究》上,這是一份代表中大博爾德分校北極和高山研究所(INSTAAR)出版的雜誌。
論文的高級作者、生態學和進化生物學教授史蒂夫-施密特說:”即使在那樣的海拔高度,珠穆朗瑪峰的微生物組中也有人類的簽名。”
在過去的幾十年裡,科學家們一直無法在26,000英尺以上收集的樣本中最終確定與人類有關的微生物。這項研究標誌著下一代基因測序技術首次被用於分析來自珠穆朗瑪峰如此高海拔的土壤,使研究人員能夠對其中的幾乎所有東西和事物有新的認識。
研究人員對發現人類留下的微生物並不感到驚訝。微生物無處不在,甚至在空氣中也是如此,而且很容易被吹到附近的營地或小道上,並落在一定距離之外。例如,如果有人擤鼻涕或咳嗽,這就是可能出現的東西。然而,令他們印象深刻的是,某些已經進化為在溫暖和潮濕的環境(如我們的鼻子和嘴巴)中生長的微生物,有足夠的彈性在如此惡劣的條件下以休眠狀態生存。
這個由科羅拉多大學博爾德分校研究人員組成的團隊–包括施密特、主要作者尼古拉斯-德拉貢和亞當-索隆,他們都是生態學和進化生物學係以及環境科學合作研究所(CIRES)的研究生–研究了低溫生物圈。地球上的寒冷地區和其中的生命極限。他們對從南極洲和安第斯山脈到喜馬拉雅山和北極高地的各地土壤進行了採樣。通常情況下,與人類相關的微生物不會在這些地方出現,以至於它們在最近的珠穆朗瑪峰樣本中出現。
施密特多年來的工作將他與2019年5月前往珠穆朗瑪峰南坡建立地球最高氣象站的研究人員聯繫在一起,該氣象站由國家地理和勞力士永恆星球珠峰探險隊建立。
於是,共同作者、阿巴拉契亞州立大學地理學教授、國家地理探險家貝克-佩里徒步走到離南坳營地盡可能遠的地方,採集了一些土壤樣本寄回給施密特。
尼古拉斯-德拉貢和亞當-索隆在博爾德大學的幾個實驗室里分析了這些土壤。使用下一代基因測序技術和更傳統的培養技術,他們能夠識別土壤中幾乎所有活的或死的微生物的DNA。然後他們對DNA序列進行了廣泛的生物信息學分析,以確定生物的多樣性,而不是其豐度。
他們發現的大多數微生物DNA序列與以前在安第斯山脈和南極洲其他高海拔地區發現的耐寒或”嗜極性”生物相似。他們用新舊方法發現的最豐富的生物體是一種真菌,屬於Naganishia屬,可以承受極端水平的寒冷和紫外線輻射。
他們也發現了一些與人類密切相關的微生物DNA,包括最常見的皮膚和鼻子細菌之一的葡萄球菌,以及人類口腔中的一個主要菌屬鏈球菌。
在高海拔地區,微生物常常被紫外線、低溫和低水位所殺死。只有最頑強的小動物才能生存。大多數像被人類帶到高處的微生物一樣,會休眠或死亡,但當水和完美的陽光提供足夠的熱量來幫助它們暫時繁榮時,像Naganishia這樣的生物有可能短暫地生長。但是,即使對最強硬的微生物來說,珠穆朗瑪峰像是加利福尼亞酒店。”你可以在任何時候退房/但你永遠不能離開。”
研究人員並不指望對珠穆朗瑪峰的這種微觀影響會對更廣泛的環境產生重大影響。但這項工作確實對遠在地球之外的生命潛力有影響,如果有一天人類踏上火星或更遠的地方。
施密特說:”我們可能會在其他行星和冷衛星上發現生命。我們將不得不小心翼翼地確保我們不會用我們自己的生命來污染它們。”