在推理小說中，有一種經(jīng)典的“暴風(fēng)雪山莊”模式：一群人被困在一個(gè)與世隔絕的環(huán)境中，隨后眾人中會(huì)發(fā)生一些奇怪的事情。這雖然只是推理小說的一種手法，但對(duì)于駐扎在南極沃納德斯基站的科學(xué)家們，他們卻親身經(jīng)歷過一次這樣奇怪的“暴風(fēng)雪山莊事件”：
2020 年 2 月 6 日，當(dāng)科學(xué)家們一覺醒來，就發(fā)現(xiàn)窗外似乎不太一樣。在科考站的不遠(yuǎn)處，原本皎潔的雪地染成大片腥紅色，就仿佛在他們?nèi)胨?，這里曾經(jīng)發(fā)生過“大屠殺”般的血流遍地。
沃納德斯基站突然出現(xiàn)的紅雪｜yourweather
在這個(gè)身處南極，與世隔絕的島嶼，不可能有外人進(jìn)入?？茖W(xué)家們開始懷疑是不是海豹曾在這里捕殺過企鵝，但很快就排除了這個(gè)可能：他們并沒有聽到喧囂的聲音，在極晝的情況下也不可能忽略企鵝或者海豹的身影。他們又懷疑是不是哪位粗心的隊(duì)員在外面打翻了覆盆子果醬，但大家都表示沒做過這種事。
有好奇的科學(xué)家提取這些“血跡”的樣本，這些紅色的雪聞起來“散發(fā)著西瓜的氣味”。在顯微鏡下，真相就水落石出了：紅色來自一種耐寒的生物，極地雪藻（Chlamydomonas nivalis）。
顯微鏡下的極地雪藻｜wiki
早在公元前三世紀(jì)，亞里士多德就曾經(jīng)記錄過紅雪現(xiàn)象，此后全球各地很多寒冷的地區(qū)也都出現(xiàn)過類似的現(xiàn)象。但在相當(dāng)長的時(shí)間里，人們總是把雪地里突然出現(xiàn)的紅色當(dāng)作礦物沉積物或者花粉。
1819 年，隨著英國極探險(xiǎn)隊(duì)從北極返回，帶回了紅雪的樣本，人們才意識(shí)到紅雪其實(shí)是一種生物。直到 20 世紀(jì)初，科學(xué)界才搞清楚這是一種藻類的孢子。
極地雪藻有可能在全世界各地的雪原或者山頂上出現(xiàn)。在大多數(shù)時(shí)候，它常年在冰天雪地中休眠，只有到溫暖的季節(jié)，隨著冰雪的融化，極地雪藻開始變得活躍，在低溫的水體中快速生長，并且產(chǎn)生紅色的孢子，就仿佛白色的調(diào)色盤中擠出了紅色的顏料。
不僅是雪地上，連冰川上也出現(xiàn)了極地雪藻｜weather
沃納德斯基站發(fā)生的故事也是一樣，當(dāng)時(shí)恰好處于南極的夏季，科考站內(nèi)記錄下了 18.3°C 的歷史高溫。這些已經(jīng)不知道沉睡了多久的極地雪藻被溫暖喚醒，形成了罕見的“西瓜雪”現(xiàn)象。
研究環(huán)境和氣候的科學(xué)家們非常關(guān)注極地雪藻的蹤影，因?yàn)樗芟?ldquo;多米諾骨牌”：藻類在開始出現(xiàn)之后，由于自身的紅色，會(huì)在雪地中吸收更多的熱量，導(dǎo)致周圍的雪融化得更快，從而進(jìn)一步加速周圍的藻類開始繁殖。
在南極不僅出現(xiàn)過紅雪，還曾經(jīng)出現(xiàn)過綠雪｜aeif.asia
不過對(duì)于生物學(xué)家們來說，他們更關(guān)心的是極地雪藻耐寒的獨(dú)特屬性。極地雪藻幾乎不會(huì)被凍死，當(dāng)氣溫只要在 5℃ 以上，它就可以正常地繁殖。當(dāng)環(huán)境開始結(jié)冰，它就開始休眠，此時(shí)外界的寒冷對(duì)它幾乎不會(huì)有影響。這也是它為何會(huì)出現(xiàn)在北極和南極的原因。
通過對(duì)極地雪藻進(jìn)行基因測(cè)序，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它與另外一種綠藻，萊氏衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）的親緣關(guān)系非常密切，二者有非常多的相似之處。但是它們大的不同，就是萊氏衣藻像大多數(shù)藻類一樣，喜歡溫暖的環(huán)境，而極地雪藻卻只喜歡低溫。也正是對(duì)環(huán)境選擇的不同，終導(dǎo)致了二者的分化。那么，極地雪藻為什么不怕冷？
在阿爾卑斯山出現(xiàn)的紅雪｜mikrobalpina
要知道，在極地雪藻“泛濫”的南極，并不是只有低溫那么簡單，這里雖然是冰雪的世界，但是年降水量僅有 30~50 毫米，空氣干燥的程度一點(diǎn)不亞于撒哈拉沙漠。
不止如此，在極夜的時(shí)候，這里將近半年見不到陽光，但是到了極晝，由于南極上空臭氧層非常稀薄，所以這里太陽輻射強(qiáng)度又非常高，強(qiáng)烈的紫外線會(huì)對(duì)生物的細(xì)胞造成損傷?？墒瞧珮O地雪藻可以完美地適應(yīng)南極的生活，廣泛分布在南極大陸很多區(qū)域。
為了適應(yīng)極地生活，極地雪藻相比其他藻類確實(shí)產(chǎn)生了很多改變：它的細(xì)胞壁變得更厚，并且上面會(huì)有更多的凸起增加表面積，這樣能保護(hù)細(xì)胞內(nèi)部的液泡免受干旱或者輻射的侵襲。不過重要的變化，還是極地雪藻能夠分泌胡蘿卜素和蝦紅素，這是它不怕冷的關(guān)鍵，也是紅雪現(xiàn)象的由來。
極地雪藻的孢子可以在黑暗寒冷的過程中保持長時(shí)間的休眠，當(dāng)進(jìn)入水中重新懸浮后很快就會(huì)恢復(fù)活力｜mikrobalpina
這些類胡蘿卜素能夠傳遞極地雪藻進(jìn)行光合作用時(shí)的能量，吸收多余的自由基，不僅提高了光合作用的效率，也起到保護(hù)的作用。
這些深色的色素還能使雪藻細(xì)胞周圍的冰和雪晶體融化，以獲取在其他情況下無法獲得的有限營養(yǎng)物質(zhì)和水分。它合成的其他二次代謝物，如生物聚合物（gallerten）、抗凍糖蛋白（AFGPs）、應(yīng)激調(diào)節(jié)劑及具滲透性的氨基酸和糖類，也幫助雪藻更加適應(yīng)低溫的環(huán)境。
對(duì)于極地雪藻的深入研究，可以啟示我們生物如何在低端環(huán)境下生存，它也很有可能成為未來第一批派遣到月球或者火星基地的生物。作為一種適應(yīng)性極強(qiáng)的植物，它可以源源不斷地產(chǎn)生星際移民者必需的氧氣。不過在今天，它在另外一個(gè)領(lǐng)域成為熱門的研究對(duì)象，那就是皮膚護(hù)理與健康。
極地雪藻提取物制取的化妝品｜мыло-опт
如今有不少的化妝品廠商對(duì)極地雪藻進(jìn)行了更深入的研究，特別是針對(duì)其抗氧化和延緩衰老作用的研究。在細(xì)胞層面上，極地雪藻產(chǎn)生了熱量限制（Calorie Restriction）的機(jī)理，也就是控制能量的轉(zhuǎn)化。而熱量限制也是目前已經(jīng)被驗(yàn)證，是可以延長個(gè)體壽命，延緩與衰老相關(guān)疾病出現(xiàn)概率的方法。
在目前的試驗(yàn)中，極地雪藻提取物通過模擬熱量限制，產(chǎn)生了優(yōu)化皮膚新陳代謝，從而延長皮膚細(xì)胞的壽命的作用。加強(qiáng)了皮膚細(xì)胞的防御力、提升抗氧化的應(yīng)激能力，還刺激了更多膠原蛋白的生成。
其實(shí)如今很多的面膜和精華油中，已經(jīng)使用了極地雪藻提取物作為原料。這也算科學(xué)家們?cè)谄平?strong>“紅雪之謎”過程中的一個(gè)意外驚喜吧！
參考文獻(xiàn)
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[4] Zhongguo Fei Ai Za Zhi. 2023 Jun 20;26(6):473–478. [Article in Chinese] doi: 10.3779/j.issn.1009-3419.2023.101.19
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來源丨把科學(xué)帶回家（ID：steamforkids）
作者丨河邊的卡西莫多
責(zé)編丨王夢(mèng)如
審校丨徐來 林林
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