2013년 1월 28일, 미국 과학자 팀이 두꺼운 서남극 빙상 아래 깊은 액체 호수에서 물을 회수했습니다. 몇 시간 안에 흥분한 생물학자들은 그들이 찾고 있던 것, 즉 살아 있는 세포를 찾았다고 보고했습니다. 그러나 그들은 더 이상 말하기를 거부했습니다. 19개월이 지난 지금, 그들은 말할 준비가 되었습니다.
Brent Christner는 “우리가 물에서 본 미생물의 수는 일반적인 표면 호수나 바다에서 볼 수 있는 것과 매우 비슷했습니다.”라고 말합니다. “우리는 매우 놀랐습니다.”
Christner는 Baton Rouge에 있는 Louisiana State University에서 근무합니다. 작년에 이 미생물학자는 처음에 Whillans 호수의 물을 분석한 남극 대륙의 생물학자 팀을 이끌었습니다. Christner는 또한 현재 8월 21일자 Nature에서 해당 미생물을 설명하는 과학 팀을 이끌었습니다.
미국 연구팀은 얼음이 Whillans 호수 표면을 뚫을 때까지 얼음을 통해 800미터(약 0.5마일) 아래로 조심스럽게 터널을 만들기 위해 뜨거운 물을 사용했습니다. 그런 다음 그들은 호수의 물 30리터(8갤런)를 수면으로 끌어올렸습니다. 그곳에서 그들은 놀랍도록 풍부한 박테리아와 고세균이라고 불리는 다른 단세포 유기체를 발견했습니다. 각 골무의 물에는 약 130,000개의 세포가 포함되어 있습니다. 전체적으로 생물학자들은 3,931개의 미생물 종 또는 종 그룹을 발견했습니다.
모두가 칠흑 같은 호수의 물 속에서 살고 있었습니다. 샘플링 당시 온도는 섭씨 0.49°(화씨 31.1°)였습니다. 물을 지배하는 산소의 동위 원소를 관찰함으로써 그들은 위의 빙하 얼음과 일치한다는 것을 알 수 있었습니다. 그것은 호수의 물이 빙하 빙상 바닥에서 녹았다는 것을 나타냅니다. 실제로 두꺼운 빙하 얼음은 연중 내내 영하로 유지되는 표면 온도로부터 호수를 보호하는 담요 역할을 합니다.
호수를 깨끗하게 유지하기
수십 년 동안 과학자들은 강의 네트워크와 400개 이상의 빙하 아래 호수가 남극 대륙의 1400만 평방 킬로미터(540만 평방 마일) 얼음 덮개의 바닥을 십자형으로 가로지르는 것을 알고 있었습니다. 지열의 온기는 일부 빙하 얼음의 바닥을 이 액체 물로 바꾸는 원인이 됩니다.
5년 전 연구원들은 Whillans보다 훨씬 더 깊은 빙하 호수인 Vostok에서 수집된 얼음 코어에서 생명체를 발견했다고 보고했습니다. 당시 비평가들은 Vostok 호수 위에서 회수된 소수의 세포가 단순히 오염 때문일 수 있다고 주장했습니다. 드릴링 장비가 표면 세균을 떨어뜨렸을 수 있습니다. 그 이후로 러시아, 영국, 미국의 연구팀은 남극 얼음 아래 숨겨진 생명의 증거를 찾기 위해 각각 시추 작업을 시작했습니다.
Whillans 호수에서의 작업을 위해 미국 연구팀은 새로운 유형의 온수 드릴을 만들었습니다. 여과된 물을 가열합니다. 그 물은 얼음을 통해 구멍을 녹입니다.
그 드릴 물은 너무 뜨거워서 표면에서 히치하이크를 시도하는 모든 미생물을 죽일 것입니다. 드릴 시스템은 과산화수소로 물을 추가로 소독합니다. 마지막으로, 남아있는 모든 세균을 죽이기 위해 강한 자외선으로 물을 재핑합니다.
드릴이 작동하는 1분마다 113리터 이상의 물을 펌핑했습니다. 이는 일반 욕조를 채울 수 있는 양입니다. 그 물은 Christner가 1킬로미터 길이의 산업용 정원 호스로 묘사한 곳으로 이동했습니다. 그 과정에서 그 물은 폭이 60센티미터(23.6인치)인 원통형 구멍을 녹였습니다.
이러한 예방 조치는 깨끗하고 과학적인 결과를 얻기 위한 것이 아닙니다. Christner는 “우리가 남기고 싶은 마지막 유산은 호수를 변경시킬 수 있는 이물질로 호수를 어지럽히는 것”이라고 설명합니다.
호수 자체도 환경 문제를 최소화하기 위해 선택되었다고 Christner는 말합니다. 보스톡의 물은 아마도 10,000년 이상 그 호수에 있었을 것입니다. 대조적으로, Whillans 호수의 물은 몇 년마다 씻겨 나옵니다. 미국 팀은 상대적으로 빠르게 플러싱되는 호수를 사용하기로 선택함으로써 시추 사고가 발생할 경우 장기적인 오염 가능성을 줄일 수 있다고 생각했습니다.
다른 세계의 삶을 들여다보는 창?
지구 표면에 사는 미생물과 달리 Whillans 호수의 주민들은 칠흑 같은 존재로 살고 있습니다. 광합성을 위한 햇빛이 없으면 많은 유기체가 대신 주변 암석을 먹어 치우고 철을 산화시켜 에너지를 생산합니다. (산화는 한 분자가 다른 분자로부터 전자를 훔치는 것과 관련된 화학 반응입니다.)
크리스트너는 바위를 갉아먹는 미생물에 의해 연료가 공급되는 활기찬 생태계가 태양계의 다른 곳에서 생명체의 가능성을 지원한다고 제안합니다. 어디? 아마도 화성의 극지 만년설이나 목성의 위성 유로파에서일 것이라고 그는 말합니다.
“이 미생물 중 하나를 다른 행성의 물이 있는 빙상 아래에 놓으면 [미생물]이 그 차이를 구분할 수 없다고 생각합니다.”라고 Christner는 말합니다.
마틴 트랜터(Martyn Tranter)는 영국 브리스톨 대학의 생물지구화학자입니다. 그는 “다른 행성과 지구에 있는 빙상층이 미생물 생명체의 숙주가 될 수 있다”고 생각하는 것은 상상의 나래가 아니다. 남극 빙상 아래에 생명이 있다는 결정적인 증거가 있다는 것은 또한 생명이 전지구적 핵전쟁과 같은 파괴적인 것에 어떻게 대처할 수 있는지에 대한 통찰력을 제공한다고 그는 주장합니다. 그 후에는 물리학자들이 “핵겨울 또는 눈덩이처럼 뭉쳐진 지구”라고 부르는 현상이 나타날 것입니다. 그러나 그러한 극한 상황에서도 “이러한 미생물은 여전히 존재할 것”이라고 그는 말합니다.
파워 워드
남극 대륙 대부분이 얼음으로 뒤덮인 대륙으로 세계 최남단에 위치합니다.
archaeon (복수 archaea) 단세포 유기체를 포함하는 삶의 영역. Archaea는 표면적으로 박테리아와 비슷하지만 구별됩니다. Archaea는 많은 열악한 환경에 서식합니다.
세균(복수세균) 생명의 세 영역 중 하나를 형성하는 단세포 유기체. 이들은 바다 밑바닥에서 동물 내부에 이르기까지 지구상의 거의 모든 곳에 거주합니다.
생지화학(biogeochemistry) 생태계 내에서 살아있는 종과 무생물 부분(예: 암석, 토양 또는 물) 사이에서 순수 원소 또는 화합물(광물 포함)을 순환(또는 궁극적으로 퇴적)하는 과정을 다루는 용어입니다. 이 분야에서 일하는 과학자는 생물지구화학자입니다.
생태계 특정 기후 내에서 미생물, 식물 및 동물을 포함하여 상호 작용하는 살아있는 유기체 그룹과 물리적 환경. 예를 들면 열대 암초, 열대 우림, 고산 초원 및 극지 툰드라가 있습니다.
유로파 목성의 네 번째로 큰 위성. 1,951마일 너비의 유로파에는 밝고 얼음이 많은 표면에 어두운 선이 네트워크로 연결되어 있습니다.
glacier 수백 또는 수천 미터 깊이의 얼음이 천천히 움직이는 강. 빙하는 산골짜기에서 발견되며 빙상의 일부를 형성하기도 합니다.
과산화수소 2개의 수소 원자와 2개의 산소 원자로 구성된 분자. 반응성이 높아 세균을 포함한 많은 작은 유기체를 죽일 수 있습니다.
빙상 남극대륙의 대부분을 덮고 있는 대부분의 깊이가 수 킬로미터인 넓은 얼음층. 빙상은 또한 그린란드의 대부분을 덮고 있습니다.
동위 원소 무게(및 잠재적으로 수명)가 다소 다른 원소의 다른 형태. 모두 양성자 수는 같지만 핵의 중성자 수는 다릅니다. 결과적으로 질량도 다릅니다.
미생물 미생물의 약자. (미생물 참조)
미생물 박테리아, 일부 균류 및 아메바와 같은 많은 다른 유기체를 포함하여 육안으로 볼 수 없을 정도로 작은 생물. 대부분은 단일 셀로 구성됩니다.
산화 한 분자가 다른 분자로부터 전자를 훔치는 과정. 그 반응의 희생자는 “감소”되었다고합니다. 다른 분자에서 전자를 빼앗아 또 다른 산화 사례를 유발함으로써 다시 온전하게 만들 수 있습니다. 이러한 화학 반응은 매우 격렬하고 화학적이어서 쉽게 세포를 죽일 수 있습니다. 산화 반응에는 종종 산소 원자가 포함되지만 항상 그런 것은 아닙니다.
광합성(동사: photosynthesize) 녹색 식물과 일부 다른 유기체가 햇빛을 사용하여 이산화탄소와 물로 음식을 생산하는 과정.
terrestrial 지구와 관련된 것의 형용사
자외선(UV) 보라색에 가깝지만 사람의 눈에는 보이지 않는 광 스펙트럼의 일부.