[1. 簡介] [2. 旅遊建議/食宿交通] [3. Sightseeing] [4. Winter Activities] [5. Wildlife Watching] [6. Day Hiking] [7. Other Activities] [8. Who's Who in the Park] [9. More about the Park] [10. 感想]
9. More about the Park
[9-1. Geysers around the World] [9-2. How Geysers Work?] [9-3. Wolves: A Legend Returns to Yellowstone] [9-4. Yellowstone Cutthroat Trout] [9-5. Yellowstone Fires of 1988] [9-6. Supervolcano under Yellowstone: It's Overdue] [9-7. Early Expedition/Survey in Yellowstone] [9-8. Greater Yellowstone Ecosystem] [9-9. Thermophiles] [9-10. Geyserite vs Travertine] [9-11. Lodgepole Pine] [9-12. US Army/Fort Yellowstone] [9-13. Namesake of Yellowstone] [9-14. Yellowstone Trivias] [9-15. Winter Use Plan] [9-16. Superintendent's Talk] [9-17. Book: Winter Wonderland in Yellowstone]
9-9. Thermophiles
Figure 9-9.1: 在公園的地熱區常可以看到地上或熱池邊看到顏色鮮豔的圖形,就是thermophiles的傑作。
Figure 9-9.2: 另一個thermophiles的傑作,不過綠色的部分可能是algae,他們是我常說黃石的美無想像的其中一個例子。
大家到黃石公園的主要目的通常是看地熱景觀,尤其是第一次到這公園的觀光客。在沒到過黃石前,大部分人對地熱的印象大概就是硫磺味、煮蛋以及泡湯。到了這邊後,除了讚嘆水會從地上噴出來的geyser外,對多采多姿的彩色池子與地面花紋也很難不驚豔。地熱跟多采多姿似乎很難連在一起,但他們就真的是在眼前發生了。上面兩張從Norris Geyser Basin照的相片只是多采多姿的其中代表,去過的就知道還有很多其他多采多姿的地面景色可以看。
多采多姿有幾個原因,比如hot spring池子的深度、池水裡的礦物質與池邊的堆積物等,但很多都是thermophiles的傑作,尤其是geyser或是hot spring溢出水的run-off。所謂的thermophiles,讀過GRE的應該是一看就知道是啥意思,thermo就是熱,philes就是愛,加起來就是愛熱生物。這些愛熱生物屬於微生物(microbe),很多是以細菌(bacteria)這形式存在,其他形式還包括archaea與eukarya。因為他們活在這種高熱的環境,因此我們可以看到多采多姿的顏色,上兩張圖就是thermophiles的傑作。
Figure 9-9.3: 這個是Midway Geyser Basin的Grand Prismatic Spring旁的解說牌,這池子的周遭顏色也跟thermophiles有關。
Figure 9-9.4: 這是上圖的裁減與放大,基本上是說thermophiles是extremophiles的一種,可說是extremophiles的愛熱版。
因為愛熱的程度不同,不同的thermophiles會活在不同的溫度,也因此不同的溫度會表現出不同的顏色。藍色的溫度是最高的,而紅色是最低的。Old Faithful Visitor Education Center(2010年的八月開始啟用)有個Young Scientist的小房間裡有個如下兩張圖的玩具可以玩,把那個讀計放在不同的顏色,就會顯示不同的溫度,不過是華氏就是。色階跟代表的溫度跟大部分人的認知相反,紅低藍高。
一般thermophiles活的溫度範圍在攝氏45至80度間,對於存活於80度以上的則稱為hyperthermophiles,超愛熱生物。不管是普通愛熱還是超愛熱,他們都屬於extremophile的一種,而extremophile就是喜歡在很艱困環境存活的生物。
Figure 9-9.5: 公園不少地方都有這種介紹thermophiles的資訊,這是在新蓋好的Old Faithful Visitor Education Center(2010年8月開始啟用)裡的解說。
Figure 9-9.6: 移動那一個讀計,在不同的顏色會顯示不同的華氏溫度,藍色比紅色的溫度要高上許多。
黃石公園的thermophiles不只是養眼而已,他還對現今的生物科技有著重大的貢獻,生物科技現在普遍使用的PCR(Polymerase Chain Reaction)可說是直接得力於黃石公園。在很早以前,科學家們相信在hot spring那種高溫下是不會有任何生物存活的,即使是細菌,也被認為只能活在大約攝氏55度左右,黃石公園那一卡車的池子很多都超過這溫度到80或是90幾度。
在1960年代,任教於Indiana University的Thomas D. Brock教授在黃石公園的Octopus Hot Spring(在Firehole Lake Drive的Great Fountain Geyser附近,但沒有boardwalk可以過去就是)與其他的池子裡發現了thermophiles存活在之前所不認為的高溫裡。據他後來說,他當時到這公園對geyser沒什麼太大的興趣,而且也假設他會空手而回,因為當時大家都認為在那堆高溫的池子裡是撈不到任何微生物的。這個他帶回去實驗室的微生物,後來被成功分離成為Thermus aquaticus(簡稱Taq),成為了日後複製DNP最重要方法PCR的骨幹。
讓PCR這方法順利運作的關鍵,在於需要有對熱抵抗力很高的酵素(enzyme)來讓整個連鎖反應持續進行。而在黃石公園發現的微生物是第一個被發現可以在這麼高熱的環境下存活的生物,很自然地就吸引了後來的一個生化學家Kary Mullis的注目,因為當時他正在進行DNA複製的相關工作而必須使PCR,他將Taq成功用在PCR,而他也因為大幅改善PCR而在之後獲得了諾貝爾化學獎。
Figure 9-9.7: 這個是thermophiles在DNA上的應用說明。
Figure 9-9.8: 這些thermophiles除了有觀光用途外,還有其他很實際的民生應用。
這些thermophiles後來也在其他地方發現,包括日本、紐西蘭與冰島等。但由於黃石公園的地熱是保存最天然、多樣化與完善,且因為基礎設施完善而易於到達,因此黃石公園仍然是目前這類生物科技最主要的試驗場。現在PCR獲得廣泛使用,黃石公園可說是源頭。也因為有很多業界在這邊搞研究,NPS(National Park Service)被授權跟這些公司協商合約,一旦獲利公園也分一杯羹。不過NPS之前曾經因為這種互利合約而被告過,現在怎麼樣了我就不清楚了。
國家公園可以跟科技與諾貝爾獎有關,相信這也是超乎眾人的想像。
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