冰封的北极海冰长期被视作生命难以存续的严酷环境，学界普遍认为冰层内的微型生物会在超低温下彻底停止活动。近日，斯坦福大学科研团队带来一项突破性科研成果。北极硅藻是体型微小的单细胞藻类，体表长有类似玻璃质地的硅质细胞壁。这类生物可以在零下15摄氏度的低温环境中，顺着海冰内部的缝隙通道自主滑行。这项观测结果刷新了复杂活细胞能够自主活动的最低温度纪录，推翻了科学界流传已久的关于极寒环境生命活动的固有认知。
海冰硅藻显微实拍图
藏在冰层之下的北极硅藻
科研人员前往北极冰盖边缘采集冰芯样本时，经常能在冰块内部看见淡淡的褐色纹路。形成这些纹路的生物就是硅藻，这类微型藻类外部包裹着一层硅质细胞壁。人类很早便发现海冰中存在硅藻，但过去学界普遍认为它们会被冰层困住，完全丧失生命活性，针对该生物的精细化研究也因此长期难以推进。
本次科考如何开展海域研究
本次北极科考作业依托美国西库利亚克号（Sikuliaq）科考船完成，考察海域选定楚科奇海（Chukchi Sea），研究所用海冰样本均采集自北极冰盖外缘区域。团队配备特制低温观测显微镜（sub-zero temperature microscope），设备可在零下低温环境稳定工作，方便研究人员直接观察冰层原生环境里的硅藻。工作人员小心切割小块海冰样本，全程保持冰冻状态完成观测，完整记录藻类独特的运动模式，全程不会干扰生物原本的生存状态。这套观测方案高度还原硅藻野外真实生存环境，能够细致记录细胞在自然条件下的各类行为。
西库利亚克号（Sikuliaq）科考船产权归属于美国国家科学基金会（National Science Foundation），日常运营工作由阿拉斯加大学费尔班克斯分校（University of Alaska Fairbanks）负责。参与本次研究的科研人员分别来自斯坦福大学多尔可持续发展学院（Stanford Doerr School of Sustainability）两大实验室，分别是普拉卡什实验室（Prakash Lab）以及地球系统科学教授凯文・阿里戈（Kevin Arrigo）主管的实验室。
零下15℃硅藻依旧可以自由移动
科考航行期间，研究人员使用自主定制的低温观测显微镜开展原位观测，首次证实硅藻在前所未有的超低温度环境下，依旧拥有自主运动能力。硅藻依靠细胞内部的肌动蛋白丝完成位移，借助这套结构在冰面持续滑行。这套独特的生理适应机制，让硅藻即便身处极端严寒环境，也能穿梭于冰层缝隙，持续维持完整的生命代谢活动。该结论拥有极高科研价值，在此之前科学界普遍认定，这类生物进入冰封环境后会直接休眠，停止一切生命活动。
北极食物链示意图
这项发现带来多重科研启发
硅藻能够在低温环境中正常生长、自由移动，足以证明其在北极生态系统中的生态功能远超过往学界认知。硅藻的生命活动推动海洋养分循环，调控整个极地食物网的运转，是整条北极食物链最底层不可缺少的能量供给源头。研究价值并不局限于北极区域，这项发现同样能帮助人类理解地球极端环境下生命的耐受极限，甚至为探索宇宙中各类冰封星球存在生命的可能性提供全新参考思路。
小小的藻类撑起整个极地生态
海冰藻类是北极海洋食物网的根基。桡足类（copepods）、磷虾、端足类（amphipods）等微型浮游动物（zooplankton）会直接摄食藻类。这类浮游生物脂肪储备充足，能够供养北极鳕等小型鱼类。小鱼又会成为海豹、海象、鲸类的食物来源。处于食物链最顶端的北极熊依靠捕食海豹存活，海豹种群能否稳定繁衍，根本取决于海冰藻类的繁殖规模。
我们可以清晰梳理出完整的生态关联。北极体型最大的顶级捕食者，生存命脉全部依托这些微型藻类。即便环境温度低至零下15摄氏度，这些微小生命依旧能在冰层中存活活动，稳稳支撑起整套北极生态系统。
文字编译 | 25级英文学院 苏紫珊 22级文传学院 陈俊好 编辑 | 22级文传学院 陈俊好
