Der antarktische Schnee färbte sich plötzlich rot und es entstand ein seltsamer „Blutschnee“. Was ist passiert?

In Kriminalromanen gibt es ein klassisches „Snowstorm Mansion“ -Modell: Eine Gruppe von Menschen ist in einer isolierten Umgebung gefangen, und dann passieren ihnen seltsame Dinge. Obwohl dies nur eine Technik ist, die in Kriminalromanen verwendet wird, haben Wissenschaftler, die an der Vanadsky-Station in der Antarktis stationiert sind, persönlich einen so seltsamen „Schneesturm-Berg-Vorfall“ erlebt:

Als die Wissenschaftler am 6. Februar 2020 aufwachten, stellten sie fest, dass vor dem Fenster etwas anders aussah. Unweit der wissenschaftlichen Forschungsstation war der ursprünglich helle Schnee großflächig blutrot gefärbt, als hätte hier nach dem Einschlafen ein „Massaker“ stattgefunden, und überall auf dem Boden floss Blut.

Das plötzliche Auftreten von rotem Schnee an der Wonardsky-Station｜yourweather

Diese isolierte Insel in der Antarktis ist für Außenstehende nicht zugänglich. Die Wissenschaftler fragten sich, ob Robben hier Pinguine getötet hatten, schlossen diese Möglichkeit jedoch schnell aus: Sie hörten keine lauten Geräusche und es war unmöglich, die Anwesenheit von Pinguinen oder Robben an einem Polartag zu ignorieren. Sie vermuteten, dass ein unvorsichtiges Teammitglied die Himbeermarmelade draußen verschüttet hatte, aber alle sagten, dass sie so etwas noch nie getan hätten.

Neugierige Wissenschaftler nahmen Proben des „Blutes“ und entdeckten, dass der rote Schnee „nach Wassermelone roch“. Unter dem Mikroskop wurde die Wahrheit klar: Die rote Farbe stammt von einem kälteresistenten Organismus, der polaren Schneealge (Chlamydomonas nivalis).

Polare Schneealgen unter dem Mikroskop | Wiki

Bereits im dritten Jahrhundert v. Chr. beschrieb Aristoteles das Phänomen des roten Schnees , und seither sind in vielen kalten Regionen der Welt ähnliche Phänomene aufgetreten. Doch lange Zeit hielten die Menschen das plötzliche Auftreten roter Flecken im Schnee immer für Mineralablagerungen oder Pollen. Erst als die britische Polarexpedition 1819 aus der Arktis zurückkehrte und Proben von rotem Schnee mitbrachte, wurde den Menschen klar, dass es sich bei rotem Schnee tatsächlich um einen lebenden Organismus handelte. Erst im frühen 20. Jahrhundert erkannten Wissenschaftler, dass es sich dabei um die Sporen einer Alge handelte.

Polare Schneealgen können auf Schneefeldern oder Berggipfeln auf der ganzen Welt vorkommen. Meistens hält er das ganze Jahr über Winterschlaf im Eis und Schnee. Erst in der warmen Jahreszeit, wenn Eis und Schnee schmelzen, werden die polaren Schneealgen aktiv, wachsen schnell in Gewässern mit niedrigen Temperaturen und produzieren rote Sporen , genau wie rotes Pigment, das aus einer weißen Palette herausgedrückt wird.

Polare Schneealgen kommen nicht nur auf dem Schnee, sondern auch auf den Gletschern vor｜Wetter

Die gleiche Geschichte ereignete sich am Wanadski-Bahnhof. Es war antarktischer Sommer und an der Station wurde eine historische Höchsttemperatur von 18,3 °C gemessen. Diese polaren Schneealgen, die wer weiß wie lange im Ruhezustand waren, werden durch die Wärme geweckt und bilden das seltene Phänomen des „Wassermelonenschnees“.

Umwelt- und Klimawissenschaftler sind über das Vorkommen polarer Schneealgen sehr beunruhigt, da es sich dabei um einen Dominoeffekt handelt: Sobald die Algen zu wachsen beginnen, absorbieren sie aufgrund ihrer roten Farbe mehr Wärme aus dem Schnee, wodurch der umgebende Schnee schneller schmilzt und sich die Algen in der Umgebung weiter vermehren .

In der Antarktis ist nicht nur roter Schnee aufgetaucht, sondern auch grüner Schnee｜aeif.asia

Biologen sind jedoch eher an den einzigartigen kälteresistenten Eigenschaften der polaren Schneealgen interessiert. Polare Schneealgen erfrieren fast nie und können sich normal vermehren, solange die Temperatur über 5 °C liegt. Wenn es in der Umgebung zu gefrieren beginnt, verfällt es in einen Winterschlaf und die Kälte draußen kann ihm kaum etwas anhaben. Aus diesem Grund kommt es in der Arktis und Antarktis vor.

Durch die Sequenzierung der Gene polarer Schneealgen haben Wissenschaftler herausgefunden, dass diese sehr eng mit einer anderen Grünalge, Chlamydomonas reinhardtii, verwandt sind und dass die beiden viele Ähnlichkeiten aufweisen. Der größte Unterschied zwischen ihnen besteht jedoch darin, dass Chlamydomonas reinhardtii wie die meisten Algen warme Umgebungen bevorzugt, während polare Schneealgen nur niedrige Temperaturen bevorzugen. Gerade die unterschiedliche Wahl der Umgebung führt letztlich zur Differenzierung beider. Warum also haben polare Schneealgen keine Angst vor der Kälte?

Roter Schnee in den Alpen | Mikrobalpina

Sie sollten wissen, dass es in der Antarktis, wo polare Schneealgen „wuchern“, nicht nur an den niedrigen Temperaturen liegt. Obwohl es eine Welt aus Eis und Schnee ist, beträgt der jährliche Niederschlag nur 30 bis 50 mm und die Luft ist so trocken wie in der Sahara.

Darüber hinaus gibt es hier während der Polarnacht fast ein halbes Jahr lang kein Sonnenlicht. Auch am Polartag ist die Intensität der Sonneneinstrahlung hier sehr hoch, da die Ozonschicht über der Antarktis sehr dünn ist und die starken ultravioletten Strahlen die Zellen von Lebewesen schädigen können. Polare Schneealgen können sich jedoch perfekt an das Leben in der Antarktis anpassen und sind in vielen Gebieten des antarktischen Kontinents weit verbreitet.

Um sich an das Leben in den Polargebieten anzupassen, haben polare Schneealgen im Vergleich zu anderen Algen tatsächlich viele Veränderungen durchgemacht: Ihre Zellwand ist dicker geworden und weist mehr Vorsprünge auf, um die Oberfläche zu vergrößern, was die Vakuole im Inneren der Zelle vor Trockenheit oder Strahlung schützen kann. Die wichtigste Veränderung besteht jedoch darin, dass polare Schneealgen Carotin und Astaxanthin absondern können, was der Schlüssel zu ihrer Kälteunempfindlichkeit und der Ursprung des Phänomens des roten Schnees ist.

Die Sporen polarer Schneealgen können in Dunkelheit und Kälte lange Zeit inaktiv bleiben, erwachen aber schnell wieder zum Leben, wenn sie in Wasser aufgewirbelt werden. Mikrobalpina

Diese Carotinoide können die von polaren Schneealgen für die Photosynthese benötigte Energie übertragen und überschüssige freie Radikale absorbieren, was nicht nur die Effizienz der Photosynthese verbessert, sondern auch eine schützende Funktion hat. Diese dunklen Pigmente ermöglichen außerdem das Schmelzen von Eis- und Schneekristallen, die die Zellen der Schneealgen umgeben, um Zugang zu begrenzten Nährstoffen und Wasser zu erhalten, die sonst nicht verfügbar wären. Andere von ihr synthetisierte Sekundärmetaboliten wie Biopolymere (Gallerten), Frostschutzglykoproteine ​​(AFGPs), Stressregulatoren sowie osmotische Aminosäuren und Zucker helfen Schneealgen ebenfalls dabei, sich besser an Umgebungen mit niedrigen Temperaturen anzupassen.

Durch eingehende Forschungen an polaren Schneealgen können wir herausfinden, wie Organismen in klimaschwachen Umgebungen überleben. Es ist außerdem sehr wahrscheinlich, dass es sich dabei um die erste Charge von Organismen handelt, die in Zukunft zum Mond oder zu einer Marsbasis geschickt wird. Als äußerst anpassungsfähige Pflanze kann sie kontinuierlich den für interstellare Einwanderer notwendigen Sauerstoff produzieren. Heute ist es jedoch ein wichtiges Forschungsthema in einem anderen Bereich, nämlich der Hautpflege und Gesundheit .

Kosmetika aus polarem Schneealgenextrakt｜мыло-opт

Mittlerweile beschäftigen sich viele Kosmetikhersteller intensiver mit der Polarschneealge, insbesondere mit ihrer antioxidativen und Anti-Aging-Wirkung. Auf zellulärer Ebene erzeugen polare Schneealgen einen Kalorienbeschränkungsmechanismus , der die Energieumwandlung steuert. Darüber hinaus ist erwiesen, dass eine Kalorienbeschränkung die Lebenserwartung eines Menschen verlängern und das Auftreten altersbedingter Erkrankungen verzögern kann.

Im aktuellen Versuch imitierte ein Extrakt aus polaren Schneealgen eine Kalorienbeschränkung, was zu einer Optimierung des Hautstoffwechsels und damit zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Hautzellen führte. Es stärkt die Abwehrkräfte der Hautzellen, verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen oxidativen Stress und regt die Produktion von mehr Kollagen an.

Tatsächlich wird heute für viele Gesichtsmasken und ätherische Öle der Extrakt polarer Schneealgen als Rohstoff verwendet. Dies kann als unerwartete Überraschung für Wissenschaftler angesehen werden, die gerade dabei sind, das „Geheimnis des roten Schnees“ zu lösen!

Verweise

[1] Meteorit. »Blutschnee dringt auf eine antarktische Insel ein«. https://www.yourweather.co.uk/news/science/blood-snow-invades-an-antarctic-island-world-weather-news-global-latest-science-environment-antarctica.html

[2] Gorton HL, Vogelmann TC. Ultraviolette Strahlung und die Schneealge Chlamydomonas nivalis (Bauer) Wille. Photochemie, Photobiol. 2003 Jun;77(6):608-15. doi: 10.1562/0031-8655(2003)077<0608:uratsa>2.0.co;2. PMID: 12870846.

[3] Cvetkovska, M., Hüner, NPA & Smith, DR Chillen: die Evolution und Diversifizierung psychrophiler Algen mit Schwerpunkt auf Chlamydomonadales. Polar Biol 40, 1169–1184 (2017). https://doi.org/10.1007/s00300-016-2045-4

[4] Zhongguo Fei Ai Za Zhi. 2023 Jun 20;26(6):473–478. [Artikel auf Chinesisch] doi: 10.3779/j.issn.1009-3419.2023.101.19

Planung und Produktion

Quelle: Bring Science Home (ID: steamforkids)

Autor: Quasimodo am Fluss

Herausgeber: Wang Mengru

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin