自然科普:“三體人”出現?這種生物也能讓自己脫水
發布時間:2023-04-10
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眾(zhong) 所周知,蟑螂號稱“打不死的小強”,生命力十分頑強,但是把它凍進冰箱,或者淹到水裏,又或者高溫烘烤,用射線輻射,顯然小強可能也要挺不住。可是,如果我說有一種蟲子要比“小強”還“小強”,火燒水泡幹燥寒冷輻射全不怕,會(hui) 不會(hui) 讓你覺得汗毛倒豎起來?

來源丨百度百科

先別怕,這種蟲子雖然有,但是卻小到人的肉眼幾乎難以分辨。它們(men) 就是大名鼎鼎的水熊蟲

水熊蟲的生命力有多頑強?無論是在對於(yu) 人類極熱極寒、還是極度幹燥、極端輻射的環境下,它都能順利地生存下來,也因此,水熊蟲被稱為(wei) “地表最強生物”。

那麽(me) ,為(wei) 什麽(me) 水熊蟲的生存能力如此強悍?它的這種能力可以被人類所使用嗎?

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水熊蟲是什麽(me) 生物?

水熊蟲,是緩步動物門下各個(ge) 物種(Tardigrade)的一種俗稱,因為(wei) 在放大鏡下看,它們(men) 圓圓胖胖的身體(ti) 酷似一隻八條腿的小熊,同時又生活在潮濕有水的地方,所以“水熊(waterbear)”這個(ge) 名字確實是很貼切。

水熊蟲通體(ti) 透明,有著4對粗短的附肢,附肢的末端有小爪或吸盤,它的身體(ti) 表麵還覆蓋了一層水膜,以保持身體(ti) 濕潤。它的生存區域廣泛,從(cong) 喜馬拉雅到深海均有分布,體(ti) 長特別微小,約為(wei) 50微米到1.4毫米,其中較小的種類隻能用顯微鏡才能看到。

來源丨百度百科

前麵也說過,水熊蟲的生命力特別強,遇上高溫、極寒、高壓、低壓、缺氧和輻射等多種惡劣環境,它們(men) 都能很好地生存下來。

比如,在151℃高溫條件下,水熊蟲能夠存活2分鍾,在零下200℃甚至能生存數天,在零下20℃可存活30年以上;輻射環境下,它的致死劑量是人類受輻射致死劑量的幾百倍;深海高壓環境下,水熊蟲能承受海洋最高壓的6倍壓力,而鋼鐵在這種環境下早已被擠壓變形了。

那麽(me) ,為(wei) 什麽(me) 水熊蟲這麽(me) 頑強呢?

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為(wei) 何水熊蟲這麽(me) 神奇?

水熊蟲之所以能在各種惡劣環境下生存,得益於(yu) 它的極限生存能力——“隱生”(Cryptobiosesis)狀態,在極端的惡劣環境下,水熊蟲可以控製身體(ti) 做出適宜的變化,來度過極端不適宜生存的環境。

所謂隱生,指的是緩步動物用來抵禦不良環境的一種狀態。在隱生的過程中,水熊蟲會(hui) 以“小桶狀態”(Cask Phase)的形式存在,具體(ti) 表現為(wei) 身體(ti) 蜷縮成桶狀,同時背側(ce) 甲片之間的角質層收縮,甲片層疊到一起。整體(ti) 縮起來,變成一個(ge) 類似“小桶”的狀態。

水熊蟲

來源|維基百科/Willow Gabriel, Goldstein Lab

隱生的方式分為(wei) 四種,分別是低濕隱生(Anhydrobiosesis)、低溫隱生(Cryobiosesis)、缺氧隱生(Anoxybiosesis)和變滲隱生(Osmobiosesis)。

低濕隱生,即環境缺水狀態下發生的隱生形式。環境含水量少時,水熊蟲會(hui) 產(chan) 生蛋白質來替代身體(ti) 缺失的水分,待環境含水量充足時,水能夠溶解水熊蟲細胞中的蛋白質,重新填滿細胞。

低溫隱生,即環境溫度較低時發生的隱生形式。水熊蟲被冷凍時會(hui) 進入“小桶狀態”,在此期間新陳代謝減弱甚至完全停止,待到環境升溫後則解凍蘇醒過來,在這個(ge) 過程中,大部分水熊蟲的身體(ti) 都不會(hui) 出現損害。

缺氧隱生,即周遭環境含氧量極低的狀態下發生的隱生形式。水熊蟲會(hui) 先將身體(ti) 收縮,隨後伸展到最大狀態,但仍處於(yu) 窒息狀態,待氧氣充足後恢複活動能力。

變滲隱生,即周遭環境滲透壓升高的狀態下發生的隱生形式。這種隱生較為(wei) 少見,尚未被完整觀察研究。

水熊蟲的神奇能力,自然而然地吸引了許多科學家們(men) 的關(guan) 注,水熊蟲也被應用到許多領域開展科學研究。

比如2019年,水熊蟲就曾被以色列的登月飛船帶上月球,但這艘飛船著陸失敗墜毀了,不幸墜機的水熊蟲是否幸存下來,並在月球上落地生根,目前還沒有確切消息。

來源|百度百科

2022年,另一個(ge) 研究團隊利用水熊蟲進行一項量子糾纏實驗,他們(men) 聲稱水熊蟲可以實現短時間的量子糾纏,不過這個(ge) 實驗還未得到同行評議,結論尚未明確。

除此之外,在醫學領域,水熊蟲也做出了很大的貢獻。

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水熊蟲蛋白穩定血友病藥物

前段時間,美國一間大學的科學家在《science report》雜誌上發表一項研究結果,聲稱水熊蟲蛋白可以用於(yu) 穩定某種血友病的藥物,且不需要冷藏。

人類的凝血反應包括兩(liang) 種途徑:內(nei) 源性和外源性途徑,無論是哪種途徑,都需要凝血因子Ⅷ(圖中橙色高亮顯示)的參與(yu) ,才能正常凝血。而血友病患者是由於(yu) 體(ti) 內(nei) 缺少了凝血因子Ⅷ,從(cong) 而導致凝血功能出現障礙。

凝血反應的兩(liang) 大途徑

來源|《Natural and engineered mediators of desiccation tolerance stabilize Human Blood Clotting Factor VIII in a dry state》

但是,凝血因子Ⅷ有個(ge) 特點,它天生不太穩定,需要提供恒定的低溫條件和存儲(chu) 條件才能維持,否則很容易分解。

因此,如果能讓凝血因子Ⅷ在多種環境下保持穩定,那對於(yu) 相關(guan) 血友病藥物的輸送和保存都有重大作用,而水熊蟲正好有這樣的本領:在幹燥的環境中,水熊蟲會(hui) 產(chan) 生蛋白質去替代缺失的水,在有水之後,水會(hui) 重新充滿細胞溶解蛋白質。研究人員認為(wei) ,理解這一機製對人類有益,比如在沒有冷藏的情況下保存活疫苗。

因此,這些科學家們(men) 試圖借助從(cong) 水熊蟲中提取的蛋白質和糖基介質,在實驗條件(反複脫水、水合循環、熱應激、長期幹燥等)下對凝血因子Ⅷ的穩定性進行實驗,結果發現水熊蟲的蛋白質可以幫助使凝血因子Ⅷ保持穩定狀態。

來源|pixabay

水熊蟲的這個(ge) 實驗,如果得以深入研究推廣,就能更好地在一些不發達、偏遠地區或者惡劣環境下部署生物製劑資源。

總而言之,關(guan) 於(yu) “地表最強生物”水熊蟲身上的秘密,仍有待我們(men) 進一步的了解和發現,希望有朝一日,這類生命力頑強的動物能夠為(wei) 人類提供更多戰勝疾病的新方法。



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