在斯坦福大學的科學家發現，單細胞的北極藻類在低至 -15 攝氏度（5 華氏度）的低溫下仍能積極活動，這是有記錄以來真核細胞中最冷的活動。這項發現挑戰了長期以來對這些矽藻在海冰中休眠的假設，並暗示這些藻類在極地生態系統中的角色可能比先前理解的更為動態。
負責該研究的生物工程副教授 Manu Prakash 表示：「這不是 1980 年代電影中的冷凍生物學。這些矽藻在溫度降到 -15 攝氏度之前，仍然非常活躍，這真是令人驚訝。」矽藻是一種被玻璃狀外殼包圍的藻類，長期以來被視為北極冰芯中的一條模糊的、顏色暗淡的線。雖然人們知道它們的存在，但它們似乎被困住且無法移動，因此鮮少受到關注。這項新研究顛覆了這一形象。
研究團隊的領導作者、斯坦福大學的博士後研究員 Qing Zhang 說：「你可以看到矽藻實際上在滑行，就像在冰上滑冰一樣。」研究團隊證明，這種滑行在 -15 攝氏度的低溫下仍然持續，為複雜的有核生物的細胞運動能力樹立了新的基準。
這項發現源於2023年夏季在楚克奇海的45天探險，研究人員搭乘研究船 Sikuliaq，從12個站點提取冰芯，並利用 Prakash 實驗室開發的一系列顯微鏡觀察冰內部的情況。回到實驗室後，他們用一層薄薄的冷凍淡水覆蓋非常冷的鹽水，重現矽藻的環境，模擬因海冰凍結而排出鹽分形成的自然微通道。為了近似這些細小通道，研究團隊用人類頭髮在冰中製作了通道。
藉助特製的超低溫顯微鏡，研究人員觀察到這些藻類在這些冰路上滑行，沒有顫動、捲曲或使用可見的附肢。在輔助測試中，他們將熒光微珠嵌入凝膠中，以追踪運動的「足跡」，確認了定向滑行而非被動漂流。與在玻璃上滑行的溫帶親戚相比，北極物種的移動速度要快得多，這暗示適應寒冷的運動能力可能在北極冰中提供了進化優勢。
這種運動是由矽藻一種眾所周知的策略驅動，即在自分泌的粘液上滑行。Zhang 表示：「他們分泌一種聚合物，有點像蝸牛的粘液，這種粘液會附著在表面上，就像一根有錨的繩子。」然後，他們拉動這根「繩子」，從而產生向前移動的力量。這種「繩子和卷揚機」的機制依賴於肌動蛋白和肌球蛋白，這些是驅動人類肌肉收縮的分子馬達。這一機制能在零下的條件下仍然保持功能，提出了新的生物物理問題，研究團隊現在正在進行進一步探索，包括在水大部分凍結時，蛋白質和聚合物如何保持柔韌性和產生力量。
在看似白色的北極表面下，隱藏著「絕對的綠色」因為藻類的存在，Prakash 說明了這些生物在冰下的廣泛分佈。如果矽藻在極寒中仍然能夠活動，它們可能會以某種方式重新分配養分和能量，這將對食物鏈產生影響，從微生物到魚類，進而影響到北極熊等頂級掠食者。研究團隊還指出了一些推測但可測試的可能性，例如粘液軌跡是否可以作為新冰形成的成核點，就像珍珠圍繞沙粒形成一樣。了解這些過程的意義重大。Prakash 表示：「在某種意義上，這讓人意識到，這不僅僅是微小的事情，這是食物鏈的一個重要部分，控制著冰下發生的事情。」
此外，Prakash 還提到，「在未來 25 到 30 年，北極將不復存在」，並指出對國家科學基金會的預測性預算削減將導致極地研究資金減少 70%。他感到這些系統的緊迫性，因為基礎設施和運行能力對於發現至關重要。這項研究的結果已發表在《美國國家科學院院刊》。
