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降雨竟成智利沙漠微生物催命符

2018/11/16 — 12:32

Atacama Desert,圖片來源:nasa

Atacama Desert,圖片來源:nasa

水,是生命之源,全球絕大部份生物都依賴水才能生存。雖然如此,沙漠地區水份稀少,仍有不少生物生存。假如沙漠變得多水,這些生物又會如何?最新刊於《科學報告》的研究發現,如果在智利阿塔卡馬沙漠 (Atacama Desert) 有異常降雨,卻會成為當地生物的死亡詛咒。

阿塔卡馬沙漠是是南美洲西海岸中部南北綿延約 1000 公里,總面積達 18.1 萬平方公里的沙漠地區,主體位於智利北部境內,亦有一些部分位於秘魯、玻利維亞和阿根廷。

沙漠全年平均僅有不足 1.5 厘米降雨量,而據現有估計,沙漠核心地區在過去 1,500 萬年前已變成極端乾旱狀態,過去 500 年人類亦無任何記錄顯示該區有明顯降雨。同時,由於當地極端乾旱情況與火星地表相似,因此成為學者用以了解火星的研究基地。

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但近年當地天氣出現巨變:在 2015 年 3 月和 8 月,沙漠核心極度乾旱地區罕有地降雨,而去年六月亦再有大雨。除了打破長年乾旱記錄外,雨水亦破壞了當地生態——當地已演化成可忍受極端乾旱的生態系統,無法應對突然的水份變化。

領導研究的康奈爾大學天體生物學家 Alberto Fairén 指,當阿塔卡馬沙漠有雨時,我們曾渴望當地有更多生命出現。不過,我們卻發現這與事實完全相反,下雨更將極端乾旱地區大部份原生微生物品種大規模滅絕。

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此前沙漠極端乾旱地區中的 Yungay 區土壤樣本顯示,當地至少有 16 個不同微生物品種。不過,在這些降雨事件後,當地留下大量水窪,雖然能幫助部份地區生物繼續生長,但團隊再抽取 Yungay 區土壤樣本分析後發現,約 75-87%  之前發現的微生物被滅絕。

Fairén 指,這是首度有研究發現,突然為微生物提供大量水份,尤其一些已適應到靠極微量水份生存的微生物,會因被滲透壓衝擊 (osmotic shock) 殺死。滲透壓衝擊是指,當溶解於細胞周圍液體中的物質濃度突然改變,迅速改變水份通過細胞膜的方式,從而對細胞造成急性壓力。

地球上大部份物種已經演化出不同方法來抵禦這種影響細胞的壓力,但 Yungay 區的微生物明顯失去這種能力,當地現時只餘 2-4 種微生物。

雖然大雨造成不似預期的生態大災難,但發現對人類更了解生物如何適應有類似極端環境的火星之中。 Fairén 表示,如果火星上重新出現液態水,可能會導致當地假設有的生命消失,而非此前所想,水是令生命欣欣向榮的指標。

來源:
Science Alert, When It Rains in The Driest Desert on Earth, It Literally Brings Death, Not Life, 15 November 2018

報告:
Azua-Bustos, A., Fairén, A.G., González-Silva, C. & et al. (2018). Unprecedented rains decimate surface microbial communities in the hyperarid core of the Atacama Desert. Scientific Reports volume 8, Article number: 16706 (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-35051-w

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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