2025年10月發(fā)表在《地球物理研究雜志·生物地球科學(xué)》上的研究揭示，來自加州理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)在永久凍土隧道研究設(shè)施中，成功喚醒了沉睡約四萬年的微生物群落。

研究人員特里斯坦·卡羅描述，隧道里彌漫著類似廢棄已久的發(fā)霉地下室的特殊氣味，對(duì)微生物學(xué)家而言，這卻是令人興奮的信號(hào)，它意味著微生物活動(dòng)的存在。團(tuán)隊(duì)從隧道墻壁上收集了樣本，通過加入重水來追蹤微生物如何利用水分，隨后將環(huán)境溫度調(diào)節(jié)至約12攝氏度，模擬阿拉斯加夏季的條件，觀察在未來的氣候條件下，這種溫度觸及永久凍土深處時(shí)可能發(fā)生的變化。

實(shí)驗(yàn)初期，這些微生物的活動(dòng)進(jìn)展緩慢，每天十萬個(gè)細(xì)胞中只有一個(gè)發(fā)生更替。

但到了第六個(gè)月，微生物群落發(fā)生了戲劇性的重組，甚至產(chǎn)生了肉眼可見的生物膜。這些古老的微生物雖然與現(xiàn)代微生物有所不同，但表現(xiàn)出同樣活躍的生命特征。與此同時(shí)，另一項(xiàng)發(fā)表在《地球物理研究雜志·生物地球科學(xué)》的類似研究也指出，在深層古老的永久凍土中，微生物在解凍后的第一個(gè)月內(nèi)生長(zhǎng)非常緩慢，存在明顯的滯后期，每天只有0.001%-0.01%的細(xì)胞周轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)出一種“緩慢的重新蘇醒”狀態(tài)。

這些微生物之所以能夠在嚴(yán)酷的冰凍環(huán)境中存活數(shù)萬年，得益于它們獨(dú)特的生理適應(yīng)機(jī)制。

在營(yíng)養(yǎng)、氧氣等極端不利條件下，許多細(xì)胞會(huì)逐漸轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，僅將能量代謝用于維持基本生存。永凍層作為物理和生物地球化學(xué)屏障，有效削弱了地表過程和地殼本底輻射對(duì)微生物的影響，使得這個(gè)特殊環(huán)境成為了一個(gè)保存不同地質(zhì)時(shí)期微生物種群多樣性的天然寶庫(kù)。當(dāng)凍土融化，這些微生物復(fù)蘇后，會(huì)開始分解原本冰封在凍土中的有機(jī)物，釋放出二氧化碳和甲烷等溫室氣體。

北極永久凍土是地球上一個(gè)對(duì)氣候敏感的大碳庫(kù)，其碳儲(chǔ)存量大概是現(xiàn)今大氣碳儲(chǔ)存量的兩倍。

根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)2021年發(fā)布的《第六次評(píng)估報(bào)告》，全球每升溫1℃，凍土可能會(huì)釋放相當(dāng)于140億至1750億噸二氧化碳的溫室氣體。與人類活動(dòng)在2019年排放的約400億噸二氧化碳相比，凍土的排放量可謂不容忽視。高緯度地區(qū)雖然相對(duì)寒冷，但夏季持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，升高的溫度可深入到長(zhǎng)期凍結(jié)的永久凍土中。研究也表明，微生物可能需要幾個(gè)月的時(shí)間才能完全蘇醒，這意味著長(zhǎng)時(shí)間高溫之后，影響才會(huì)顯現(xiàn)。

正如卡羅在新聞聲明中強(qiáng)調(diào)的：“在阿拉斯加的夏天，可能會(huì)有幾天很熱，但更關(guān)鍵的是夏季的延長(zhǎng)，這種溫度可能會(huì)延續(xù)到秋天和春天?！?/strong>

那么，永久凍土的融化會(huì)不會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)古病菌復(fù)蘇，并威脅到人類的生命安全呢？對(duì)于這一點(diǎn)，暫時(shí)倒是不用過分擔(dān)憂，因?yàn)槲⑸锶郝涞幕謴?fù)力是一個(gè)復(fù)雜的概念。有研究指出，微生物群落對(duì)干擾的響應(yīng)可能呈現(xiàn)四種情況：完全恢復(fù)（組成和功能都恢復(fù)到原始狀態(tài)）、完全生理適應(yīng)（組成恢復(fù)但功能不恢復(fù)）、完全功能冗余（功能恢復(fù)但成分不恢復(fù)）、不恢復(fù)（組成和功能都不能恢復(fù)到原始狀態(tài)）。

更常見的是不完全恢復(fù)，因?yàn)榛€環(huán)境條件的變化或生態(tài)系統(tǒng)演替可能阻止微生物群落恢復(fù)到原始狀態(tài)。

面對(duì)永久凍土融化可能帶來的氣候變化加速，國(guó)際社會(huì)需要更加積極的應(yīng)對(duì)措施。根據(jù)聯(lián)合國(guó)《2021排放差距報(bào)告》，即使各國(guó)履行最新的無條件減排承諾，本世紀(jì)末只有66%的機(jī)會(huì)將相對(duì)于工業(yè)化前水平的全球升溫控制在2.7℃內(nèi)，有90%的機(jī)會(huì)只能控制在3.3℃內(nèi)。這一預(yù)期遠(yuǎn)高于《巴黎協(xié)定》訂下的2℃或1.5℃目標(biāo)。如要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的氣候目標(biāo)，全球減排力度必須大幅提升。