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神秘無敵:水熊蟲的極端生存奇迹揭秘

絕對零度也無法殺死它,就像三體人那樣脫水後進入隱生狀態! 為何水熊蟲能够適應外太空環境? 下麵我們還原水熊蟲的真實面貌。

神秘無敵:水熊蟲的極端生存奇迹揭秘

說到傳說中地表最强的動物,無疑非水熊蟲莫屬。 那麼,這種被譽為“地表最强”的生物究竟有何本事? 不妨先聽聽它們那些驚人的表現:例如,2007年歐洲宇航局曾將一批水熊蟲送入近地軌道,讓它們直接暴露在真空環境中生活了十天,而非在飛船內。 令人驚訝的是,它們竟然全數存活,這是首次有動物能在如此惡劣的環境下生存。 另外,2013年科學家解凍了一塊30年前採集自南極的冰凍樣本,發現其中凍存了三十年的水熊蟲竟然復活了,真是令人匪夷所思。

如此神奇的生物自然被拿來做各種實驗,大家都想探究它們到底有多强。 例如,在零下270度(近絕對零度)的環境下,它們依舊能存活; 當溫度加熱到151度時,其他動物的肉早就熟透,而它們依然生命頑強。 同時,它們還能承受高達6000個大氣壓和遠超人類致死劑量的輻射。 正因為這些出人意料的表現,眾多人稱它們為“最强動物”。 當然,網絡上關於水熊蟲的描述也常有誇大之嫌,不必把它們說得近乎神話。

那麼,這些神奇能力的背後究竟是什麼原理呢? 從生理層面看,水熊蟲是如何實現這一切的,確實值得深入瞭解。 同時,地球上其實並不存在零下270度、6000個大氣壓和超高輻射等極端條件,那麼水熊蟲為何要適應這些幾乎不存在的生存狀態? 這些看似“過剩”的生存能力到底有何意義,也應當引起我們的討論。 此外,大家提到水熊蟲時,常只關注它們“死不了”的特點,而忽略了它們如何覓食、生活與繁衍的有趣一面。

今天,我們就來詳細認識一下水熊蟲。 正如其名字所示,這類生物離不開水——它們體表存在一層水膜,因為通過皮膚進行氣體交換,若完全缺水便無法呼吸。 從生物分類上看,現已發現的水熊蟲約有一千多種,其體型非常微小,大多數僅有100至500微米,最大的也不過約1.3毫米,需借助顯微鏡才能觀察清楚。 然而,它們的身體結構卻十分獨特。

通常,微小的水生動物如線蟲、輪蟲等,多靠體表蠕動或纖毛遊動。 但水熊蟲不同,它們竟然長有八條腿,在水中沿底部爬行,姿態端正,略帶熊步,所以得名“水熊蟲”。 在生物學分類上,它們屬於動物界的蛻皮動物,總門泛節肢動物中的“緩部動物”,意指動作緩慢。

進一步來看,水熊蟲大致可分為兩類:

  • 陸生型(水熊蟲):這種以超强生存能力著稱的水熊蟲主要生活在陸地上,分佈十分廣泛,從熱帶雨林到冰凍苔原,只要有少許水分的地方都能見到它們,甚至在海拔6000多米的喜馬拉雅山區也有發現。 正因生活環境多變,苔蘚可能突然變幹,它們才必須具備特殊的保命技能。 這類水熊蟲體型胖嘟嘟、圓滾滾,酷似小猪,故有“苔蘚猪”的綽號; 它們擁有八條腿,其中後兩條方向略向後,且嘴部略顯嘟囔,增添了幾分可愛。
  • 海生型:主要生活在海洋中,從潮間帶的海藻區到岩石上長滿藤壺的區域,甚至可以深入幾千米的深海。 由於海洋環境相對穩定,溫度變化小、水分充足,這類水熊蟲對抗乾燥的要求較低,其外形也因適應不同環境而顯得更怪異,有的長有纖毛,有的具備漂浮的尾巴,總體上比陸生型更加抽象奇特。

說到陸生水熊蟲的“無敵”本領,關鍵在於它們必須先脫水進入一種休眠狀態,即英文所謂的“tun”狀態。 進入這種狀態後,水熊蟲會喪失約97%的水分,體積縮減至原來的三分之一,新陳代謝率驟降至正常的萬分之一,相當於一罐可樂能維持兩年的生存。 生物學上,這種狀態稱為“隱生”,看似等同於死亡狀態,但實際上是一種極為高效的保命策略。 在零下270度或151度這樣的極端條件下,它們也只能短暫停留幾分鐘,而非長時間存活,這並不代表它們能長久生存。 傳聞中聲稱它們毫髮無損,其實是對事實的誇大。

此外,水熊蟲進入“tun”狀態需要一定時間,往往需要數小時甚至更長,以使周圍水分逐漸蒸發。 只有這樣,它們體內的抗性才會發揮作用。 如果將活體直接加熱至151度、迅速速凍或遭受强輻射,便難以存活。 對於大多數生物來說,嚴重脫水會致使細胞內蛋白質結構改變、細胞膜和DNA受損,產生不可逆轉的破壞。 而水熊蟲則在脫水過程中產生了特殊成分:如海藻糖可以部分替代水分,防止細胞崩潰; 同時還合成了一些特殊蛋白質,像保護罩或凝膠,維持蛋白質的原有結構,並有專門的蛋白對DNA進行保護、修復。 正因如此,當環境恢復水分時,它們便能起死回生。

冰凍對生命體的主要威脅在於細胞內水分結冰時膨脹、形成冰晶損傷細胞。 水熊蟲通過脫水,避免了這一致命傷害,從而能够在冰凍三十年後復活。 雖然類似的生存機制在輪蟲和線蟲中也曾被觀察到,但水熊蟲的表現依然令人稱奇。 有人猜測它們未來可能打破復活時間的記錄,但現時尚無定論。

至於高溫、高壓、輻射、缺氧以及真空等極端條件,其實都對生命體構成類似的威脅——破壞蛋白質結構和導致DNA斷裂。 而水熊蟲在脫水進入“tun”狀態時,細胞內已經佈置好了相應的保護措施。 囙此,它們並非為了在這些極端環境中長期生存而進化出這些能力,而是因為生活在容易乾旱的苔蘚中,才不得不發展出脫水保命的機制,從而順便具備了對抗高溫、冰凍、輻射和真空的能力。 關於2007年太空實驗,其實也沒有坊間傳說的那樣“無敵”:當時實驗分為三組,分別是全方位遮罩紫外線、僅遮罩最危險的UV-C以及無任何防護。 結果顯示,僅在真空中無紫外線影響的組多數能復蘇,而受到紫外線輻射的組中,大部分水熊蟲死亡,尤其是全裸暴露的一組幾乎全滅。 這說明,雖然它們展現了驚人的抗輻射能力,但在太空環境下要想存活,還是需要一定的防護措施,更談不上繁殖生存的可能。

另外,曾有報導稱2019年以色列登月器墜毀時將數千只水熊蟲散佈到月球上,引發了外界關於水熊蟲在外太空建立種群的炒作。 但熟悉水熊蟲的人都知道,這些說法僅為博取眼球和流量而已。 無可否認,水熊蟲確實具備極强的抗輻射能力,這與它們能產生保護DNA的特异性蛋白密切相關。 2024年的研究中,科學家嘗試將水熊蟲基因引入人類細胞,使其在受到輻射時同樣能生成保護性蛋白,結果顯示輻射傷害可降低約40%。 雖然這類研究距離實際應用尚有許多難題,但長遠來看,對於人類開發太空、防輻射以及星際旅行等領域都具有啟示意義。

回到水熊蟲的日常生活,討論它們未被拿去做實驗前的生存狀態。 首先,它們那奇特的口器决定了它們只能進食極細微的食物,如單細胞藻類、各種細菌,甚至體型微小的線蟲和輪蟲。 此外,水熊蟲擁有一對鋒利如針的刺,動作就像縫紉機般一戳一戳地穿透食物堅硬的細胞壁,然後吸取內部液體。 由於其全身基本透明,所攝入的食物及排泄物都可直觀觀察,其體色也囙此因食物而呈現各種變化。 生物學上,水熊蟲與節肢動物關係密切,體外有一層由幾丁質構成的外殼,並且在生長過程中需要蛻皮,通常需蛻皮三次才能長大成蟲。 更特別的是,水熊蟲在孵化後就擁有與成蟲相同數量的細胞,之後僅靠細胞體積的增大完成生長,這一模式可有效降低因細胞分裂而引發的基因突變風險。

水熊蟲的繁殖管道也別具一格:有些雌性在蛻皮時會一邊產卵、一邊將卵包裹在脫下的皮中,充當天然保護罩; 而雄性則將精子存於皮內幫助卵受精,形成了一種獨特而巧妙的繁殖模式。 當然,也存在更常規的雌雄交配管道,即雄性將精子直接注入雌性的生殖孔,甚至有些雄性會採取較為“粗暴”的管道,直接在雌性腹部穿孔將精子注入體腔中,這與某些臭蟲的行為頗為類似。 如果環境適宜且無需進入脫水休眠狀態,水熊蟲的壽命一般只有幾個月,而且它們也常常面臨天敵的捕食,如蝸牛、各類蠕蟲以及昆蟲幼蟲等。 囙此,雖然水熊蟲經常被稱為地表最强,但它們也有平凡的一面,只有全面瞭解後,才能真正認識這種神奇生物。

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