贝加尔湖里面的盛会

    大概从兰州一直往正北走,穿过蒙古草原和戈壁,路过乌兰巴托,再继续往正北,就来到了草木丰茂而天寒地冻的贝加尔湖边,2000千年前苏武牧羊的地方。想像一下当年的苏武,当他迎着来自冰原的寒风,极目所见,不知道和今日的景象有没有很大的差别?考虑到贝加尔湖是地球上现有湖泊当中最古老的,以它2千万年到2千5百万年的年龄来衡量,2000年实在是非常短暂的,尽管在这2000年里,渺小的人类已经是历尽沧桑,但面对这个地球上最大的内陆湖,同时也是最深的湖-最深处达1637米,会令人油然而生一种极端厚重的历史感:它有着海洋一般的内涵,自然也有着海洋一般的看待历史的悠然态度。确实,现代的科学家们跟随着探险家和拓疆者脚步,来到这个每年足足有7个月冰封在白雪之下的古老大湖,以一种迥异于苏武的心境,开始了一种崭新的阅读历史的体验。因为人们发现,这个渊深而广阔的大湖里面,隐藏着一部它在2千万年间忠实纪录下来的关于地球环境,以及一场从未中断的多姿多彩的生命盛会的历史。

    1989年,来自美国南加州大学的地质学家道格拉斯.威廉(Douglas Williams)和俄国地球化学中心的米哈伊尔.库兹明合作,首次从贝加尔湖床上捞上来一部纪录西伯利亚气候变迁历史的信史。当然这部历史书不会是羊皮纸烫金字的书柜宠物,而是一堆显得污浊的湖底污泥,它们是在过去2千万年里逐年沉积下来沉积物所构成的编年史。

    在这部编年史里面,最清晰的字迹来自硅藻类植物,它们的硅质遗骸逐年沉积下来,生动地描述了西伯利亚的气候变迁。因为当剧烈的降温来临时,硅藻就会大量地灭绝,而当气温回升时,顽强的硅藻又开始大量繁衍。它们的遗骸告诉我们,在过去8百万年里,当世界其他地方只是缓慢降温的时候,西伯利亚却经历着酷寒。
另外一种纪录贝加尔湖气候历史的方式来自沼气。1997年,贝加尔湖钻探项目的科学家们在湖的淡水里面发现了冻结的沼气,当气候变暖时,沼气就会大量释放到水中,甚至释放到大气,而当气候变冷,溶解在水中的沼气又会冻结起来,通过测量其中的碳12同位素,就能够同样构建一部气候历史。

    各种来源的气候史都似乎表明,贝加尔湖无论如何都不能算是生命的乐园,是所谓“北冥苦寒”之地,才会有苏武被匈奴流放禁锢于此的故事。不过近10多年以来,汇集于湖滨的伊尔库次克城的世界各地的科学家们,惊奇地发现贝加尔湖其实是一个几乎独立的进化实验室,由于它的水体的独立性,使得迄今为止在湖里发现的世界上独一无二的无脊椎动物种类,就达2500种。这是一个什么数量概念呢?可以想像在整个的一个大陆上所能够看到的物种的变异多样性,在这么单独的一个湖里面就能够看到,简直令人不得不赞叹造物主对贝加尔湖的青眼有加,他老人家一定是把贝加尔湖当成造物的实验室了!

    确实,目前所发现的扁形动物,贝加尔湖里面就有约140个种类,而且都是世界上其他地方所没有的。而无甲壳的片脚类动物达350种,其中一种食腐虫能够长到足有9厘米长。芬兰国家自然历史博物馆的科学家卫诺拉发现,目前所发现的350种片脚类动物尽管长得很象,栖息地也很集中,但是实际上它们的遗传变异性很大,因此他估计目前生活在贝加尔湖的片脚类动物的实际种类,应该是现在的统计数目的3倍。实际上在过去10多年以来,平均每年都要在湖里面发现约20个新物种。在这样一个完全可以说很恶劣的环境里面,居然存在如此热闹非凡的生命进化,乃至物种的极大丰富,实在是有点匪夷所思。

    这里面的原因在哪里呢?贝加尔湖的古老历史不能不说是一个极其重要的因素。在地球上历史超过1百万年的湖泊大概只有10多个,大多数的湖泊也就是1万8千年左右的历史。地球上第二古老的湖泊是位于非洲坦桑尼亚的坦噶尼喀湖,只有9百万到1千2百万年的历史,居第三的非洲马拉维湖,就只有3百万年了。而贝加尔湖呢,则是在2千5百万年前,由于欧亚大陆块的中央部分向北漂移,而与南部地块逐渐分离时形成的,同时贝加尔湖床还以每年约20厘米的速度下陷,而湖底沉积物也以大概类似的速度沉积起来。这就使得贝加尔湖成为一个在2千5百万年里面,一直非常稳定而孤立的水体,而我们知道,水,正是生命的最好温床。尽管大多数时候湖面都被冰封,但是冷酷的冰层之下,生命却顽强地延续,并且极大地丰富自己的形式。

    科学家们发现,贝加尔湖底不断下陷所形成的裂谷,而形成了非常多样的湖床地貌,作为一种环境选择压力,对于促进新的生物物种的形成也有很大的作用。例如一种片脚类动物属,包含了6个非常相近的种,其中命名为P. zeinkowiczii的种,具有很大的眼睛和长长的触角,生活在沉积层的表面,而命名为P. brevis的种,则长着一条缝一般的眼睛和短短的触角,在沉积层里面挖了好几厘米深的地洞,过着穴居生活。至于它们其他的那几种亲属,则长着居中尺度的眼睛和触角。尽管它们相互之间的血缘和地缘关系都非常接近,但是一般认为它们相互之间几乎已经没有杂交的能力了。所以在贝加尔湖底,新物种的出现,几乎完全是一种生态同域性的进化现象,而不是我们常见的那种完全由于地理的隔绝而导致的新物种形成。因此贝加尔湖对于进化生物学研究,具有极其独特的研究价值。

    为了更进一步在基因层面上研究贝加尔湖的新物种形成的过程,伊尔库次克湖泊研究中心的分子生物学家谢巴柯夫与莫斯科分子遗传研究中心的斯维尔德罗夫合作,运用了一种非常巧妙的方法,来试图探测小型基因里面的DNA序列的局部性快速变异。他们把来自具有亲缘关系的不同动物的相同DNA序列配合起来,再把不能匹配的部分分离出来,那些部分就是已经发生了变异的部分,也正是新物种起源的基础所在。然后他们寻找那些变异发生得最快的基因,也就正是那些与为了适用环境而新产生的生理特征相对应的基因的最可能的候选者。例如一些片脚类动物的种类,同时出现了外表甲壳,那么与甲壳相应的基因一定出现在那些快速变异与进化中的基因里面,这样就可能逐步在分子层面揭示新物种形成的生命进化之迷。

    贝加尔湖的寒冷也许仍将继续下去,但是湖里面的生命进化的盛会,却并不会因为是否有人类在傍边观察而稍加停顿,甚至,如果人类能够听得懂的话,说不定还会有某种小甲虫向人类发出了参加盛会的邀请,只是希望人类不是以破坏者的面目,闯入这场已经持续了2千5百万年的宴席,而成为贝加尔湖的生命历史的终结者。这也许是应该标记在这部历史书的封面上面最醒目的一句话。