
寒风呼啸,北极冰原一片苍茫。天空泛着极昼光芒,远处的冰川与无尽的白雪交织成一幅静谧而壮丽的画卷。“探索号”科考船静静停靠在冰层边缘,仿佛是人类文明与这片极地寂静之间唯一的纽带。
小微博士穿上了厚重的极地防寒服,戴上了护目镜,随着队伍走下船。这是她人生中第一次踏上北极冰封大地,亲眼看到她曾经在书中、实验室里研究过的极地世界。
“哇,这地方真是太美了!”小微博士抬头望着远处连绵的冰山,兴奋地张开手臂,呼出一团白雾,“北极比我想象中的还要壮观。”
Francis Xia 教授微笑着拍了拍她的肩膀,“等会儿你就会知道,北极的美丽背后还藏着许多秘密。”
今天是科考队齐聚北极后的第一次任务,他们将进行北极冰封水体的第一次样本采集,小微博士和她的团队成员们将在冰层下取样。队伍资深的 Tim 船长带着几名水手,正在冰面上挖掘一个采样点。他们要通过打一个深洞来取冰下的水体。李琼教授在一旁检查设备,确保所有仪器正常运行。吴霭主任和黄诗绮教授在讨论如何分离水样中的微生物。
小微博士拿着她的采样瓶,屏息等待着。洞终于打通了,冰冷的水体从洞口涌了出来,发出轻微的“哗哗”声。她小心翼翼地将瓶子伸入水中,眼睛紧盯着仪器显示屏,心跳加速——她知道,这片水域就是个天然的菌株库,可能隐藏着古老的微生物,甚至是几千年来未曾见过的病原体。
“采样成功!”小微博士脸上露出了兴奋的笑容,她迅速密封了瓶子,将样本递给黄诗绮教授。
然而,仪器上的数据突然发生了异常波动。李琼教授观察后说道:“这些水体中的微生物比我预期的丰富,全球气候变暖显然对北极产生了深远影响。”
“是冰核细菌吗?”小微博士立刻想到了可能性。冰核细菌的表面有一类特殊的蛋白质,这些蛋白质可以帮助水分子排列成冰晶结构,从而促使水结冰。
“不单单是冰核细菌。”黄诗绮教授调整了显示器,“这里有太多我们未知的东西了,我们需要回去好好分析一下。”
正当大家全神贯注于监测数据时,Tim 船长突然大喊,“看这边!冰层上有东西!”
小微博士和队友们立刻跑了过去。远处的冰层上,竟然有一群海豹正悠闲地晒太阳。它们懒洋洋地躺在冰面上,完全不在意科考队的存在。最让人惊讶的是,其中一只小海豹竟然靠近了他们,好奇地看着这些陌生的“入侵者”。
“它好像对我们有兴趣。”小微博士蹲下身子,尝试接近那只小海豹。出乎意料的是,这只海豹不但没有跑开,反而蹭了蹭她的手套。小微博士忍不住笑了起来,“它是不是把我当成它的朋友了?”
这时,黄诗绮教授走过来,半开玩笑地说:“也许它知道我们在保护它的家园。”
整个队伍都笑了起来,紧张的气氛瞬间变得轻松许多。然而,所有人心里都清楚,这次探险不仅是为了发现新的微生物,更是为了了解北极水体中潜藏的威胁——不仅是对人类,也包括对像这只小海豹这样的极地生命。
回到船上,分析样本的工作紧锣密鼓地展开。李琼教授对水体的盐度、溶解氧、营养盐、重金属和塑料污染进行分析,发现北极看似纯净的水体,实际上早已因全球变暖和人类活动而受到影响。微塑料甚至已经出现在这里,威胁着包括海豹在内的所有生命。
“不单单是这些,大家看,我采用液相色谱 - 高分辨率质谱对标本进行了分析,检测到大量的抗生素 。可能含有耐药细菌的微塑料的移动更是会对极地细菌的耐药性产生巨大的影响 。”李琼博士把分析数据上传到系统中,通过对讲机对大家说道。
而小微博士和黄诗绮教授主要对水体中的微生物种类进行分析,随着技术的发展,全基因检测技术给目前的微生物分析带来了极大的帮助。
“我们这次分析的数据显示,这些不同区域采集的水体标本中,细菌的种类很丰富。这片水域中,不仅有蜡样芽孢杆菌和变形杆菌等常见细菌,还有不少无法匹配的数据,可能就是我们要寻找的古细菌。”别看小微博士是科考队中最年轻的一位,在专业面前,她的能力是被所有人认可的。
“我们还检测到了30多种抗生素耐药基因,特别是超广谱β-内酰胺酶抗性基因有高检出率 。而且我们还在希瓦菌中检测到了mcr耐药基因(一种黏菌素耐药基因,mcr即moblie colistin resistance)的新亚型 。这意味着北极水体中的微生物耐药性正在增加,这可能与冰川融化和人类活动密切相关。李教授,这和你的水体数据分析很切合。”黄诗绮教授点了点头,补充道。
初步分析后,小微博士、李琼教授和黄诗绮教授一起来到了会议室,吴霭主任和Francis Xia教授已经在会议室内等候,大家将展开进一步的讨论和后续研究的规划。
这次科考只是开始,北极水体中微生物的丰富性与复杂性远超预期,也揭示了全球气候变化和人类活动的深远影响。
翌日,船鸣声再度响起,科考队踏上征途,告别北极,开启从北极的冰冷海域到南极的荒凉大陆的旅程。
微塑料:指直径小于 5 毫米的塑料颗粒,是一种造成污染的主要载体。
古细菌(archeobacteria):又称古生菌、古菌、古核生物的结构核细胞或原细菌,可以存活在极端的生态环境中,如盐分高的湖泊,极热、极酸和绝对厌氧的环境,极冷的环境。
超广谱β-内酰胺酶(extended spectrum beta-lactamase,ESBL):对β-内酰胺类抗生素具有广泛水解活性,包括青霉素类、头孢菌素和单酰胺类,通常不水解头霉素类和碳青霉烯类,其活性可被β-内酰胺酶抑制剂克拉维酸等所抑制。自从1983年德国首次报道发现以来,其检出率不断上升,目前产的细菌已经成为医院感染的主要病原菌之一。
可转移黏菌素耐药基因(mobile colistin resistance,mcr):于 2016 年由中国学者首次报道,研究发现,mcr可随宿主细菌在动物、人类和环境中广泛传播,严重降低了多黏菌素作为多重耐药革兰阴性菌感染“最后一道防线”的治疗效果及使用价值。
极地是世界上纬度最高、生态环境最为原始的地区,具有低温、营养贫瘠、动植物稀少等特征,然而这种极端环境中的微生物仍然具有很高的多样性。例如,南极大陆、岛屿的土壤和积雪中,以及北极的冰川、海冰和冻土中都生活着丰富多样的微生物。由于人类活动的增加、野生动物和海洋动物的迁徙,以及气候变暖导致的冰川融化和永久冻土解冻,科学家在极地的土壤、湖泊沉积物和雪样本中都发现了抗菌药物耐药基因,在候鸟、驯鹿、企鹅、海狗和海豹等动物粪便及鲑鱼的皮肤黏液中分离到了对β-内酰胺类、喹诺酮类、大环内酯类、多黏菌素类和万古霉素等临床重要抗菌药物具有耐药性的细菌 。从另一个角度看,极地微生物为了适应严苛的生存环境往往具有某些特殊功能,如抵抗高寒、高紫外辐射和低营养,以及产生抗菌活性物质等,正是这些特殊功能使它们在工业、农业和医药等领域具有潜在的应用价值。
人类应该约束和控制自身在极地的活动,减少生活垃圾和废弃物的排放并加强管理,减少人为污染;加强陆生动物、海洋动物,以及极地环境中微生物的监测;人类还应该携起手来共同应对全球变暖的问题,减少气候变化对极地冰川和冻土及动植物的影响。
淘宝购买→ GRxk520RLs0
复制上面文字,打开淘宝即可
▼相关精彩文章
比动画片还上头!跟着小微博士环游世界,解锁“全球水世界科考实录”!
One Health科普课堂:探秘童话王国——丹麦与弯曲菌的科学之旅
One Health科普课堂:一泻千里未有终,脾胃虚不背这个锅
One Health科普课堂:小蚊子里的大病毒
One Health科普讲堂:翻滚的麻辣烫君
One Health科普进校园新篇:科普课堂点燃童心求知梦
▼点阅读原文,购好书


