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特写:提取“分子化石” 探寻南海古环境“蛛丝马迹”
2017-03-07 13:23:51 来源: 新华社
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    新华社“决心”号3月7日电 题:提取“分子化石” 探寻南海古环境“蛛丝马迹”

    新华社记者张建松

    海洋是生命的摇篮。在这个“摇篮”中,曾经生活过的各种生命,或多或少都会在海底沉积物留下自己的印记。有的用肉眼就能看到,有的需要用显微镜观察,还有的需要用化学方法才能提取出来,“分子化石”就属于最后这类“生命的印记”。

    “决心”号大洋钻探船目前正在南海北部海域开展钻探,这是由我国科学家主导的第三次南海大洋钻探。在船上,同济大学海洋与地球科学学院李丽教授的研究工作,就与这些“分子化石”密切相关。

    在安静的地球化学实验室,经常看到她忙碌穿梭在各类仪器设备和一些瓶瓶罐罐之间,专心致志地进行着岩芯气体分析和孔隙水提取,或利用精密的微量天平仪器、不停冒着气泡的碳酸盐装置,进行碳酸盐含量和有机碳、氮的元素分析。

    “如同生物有各自特别的基因一样,每类生物也存在自己独特结构的有机分子,称为‘分子化石’或‘脂类标志物’。随着生物的死亡,基因分子DNA、RNA分子也将很快消逝,但一些难以降解的‘分子化石’却能在沉积物中保存下来,为我们探寻古海洋环境留下了蛛丝马迹。”李丽介绍说。

    了解过去,才能更好地预测未来。深入研究海洋古环境变迁,可以更好地了解当今全球气候变化。提取分析海底沉积物中的“分子化石”,追溯重建长时间尺度的古环境、古气候,是国际上方兴未艾的一种古海洋环境研究方法。

    自2003年到同济大学工作以来,李丽一直潜心与南海的各类“分子化石”打交道。此次申请上“决心”号,就是想到南海亲历见证一下自己研究多年的“老朋友”,从海底深处采样提取的全过程,期待样品中能提取更多、更古老的“分子化石”。

    “虽然‘分子化石’看不见,也摸不着,但通过有机试剂和检测仪器,我能真切地判断它们的存在。这就如同侦探小说中的指纹痕迹一样,检测到‘分子化石’,就可以判断古南海曾经生活过的生物类群,数量的多寡和变化。”李丽说,“通过海陆不同有机分子的相对含量的变化,就可告知我们地质历史时期的海陆变迁。”

    正如我们人类会随着天气冷热而增减衣服一样,生物也会感知环境的冷暖变化。李丽举例说,海洋中有一种被称为“神奇分子”的长链烯酮,它的结构中含有2-4个双键结构,随着温度的升高,含有三个双键的烯酮减少,反之则增加。科学家据此建立了“海洋古温度计”,可以追溯过去几百万年以来的海水温度变化。

    大洋中无所不在的古菌“分子化石”也非常独特,有别于细菌和真核生物的酯键结合,古菌分子合成特殊的醚键,更加稳定。它们也可以随着温度的升降,改变自己身体结构中的五元环数量的多少。这些对温度变化十分敏感的生物留下的“分子化石”,为科学家研究地球海陆变迁、气候冷暖变化,提供了珍贵的“历史档案”。

    不过,用化学方法将沉积物中的“分子化石”提取出来,是一个冗长复杂的过程。下船后,李丽还将继续进行各种复杂的试验和分析研究,通过气相色谱仪、液相色谱仪、质谱仪等众多仪器,鉴定出“分子化石”并分析其含量,以追寻南海古海洋环境变迁的“蛛丝马迹”。

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【纠错】 责任编辑: 李海韵
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