众所周知,蟑螂号称“打不死的小强”,生命力十分顽强,但是把它冻进冰箱,或者淹到水里,又或者高温烘烤,用射线辐射,显然小强可能也要挺不住。可是,如果我说有一种虫子要比“小强”还“小强”,火烧水泡干燥寒冷辐射全不怕,会不会让你觉得汗毛倒竖起来?


(相关资料图)

来源丨百度百科

先别怕,这种虫子虽然有,但是却小到人的肉眼几乎难以分辨。它们就是大名鼎鼎的水熊虫

水熊虫的生命力有多顽强?无论是在对于人类极热极寒、还是极度干燥、极端辐射的环境下,它都能顺利地生存下来,也因此,水熊虫被称为“地表最强生物”。

那么,为什么水熊虫的生存能力如此强悍?它的这种能力可以被人类所使用吗?

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水熊虫是什么生物?

水熊虫,是缓步动物门下各个物种(Tardigrade)的一种俗称,因为在放大镜下看,它们圆圆胖胖的身体酷似一只八条腿的小熊,同时又生活在潮湿有水的地方,所以“水熊(waterbear)”这个名字确实是很贴切。

水熊虫通体透明,有着4对粗短的附肢,附肢的末端有小爪或吸盘,它的身体表面还覆盖了一层水膜,以保持身体湿润。它的生存区域广泛,从喜马拉雅到深海均有分布,体长特别微小,约为50微米到1.4毫米,其中较小的种类只能用显微镜才能看到。

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前面也说过,水熊虫的生命力特别强,遇上高温、极寒、高压、低压、缺氧和辐射等多种恶劣环境,它们都能很好地生存下来。

比如,在151℃高温条件下,水熊虫能够存活2分钟,在零下200℃甚至能生存数天,在零下20℃可存活30年以上;辐射环境下,它的致死剂量是人类受辐射致死剂量的几百倍;深海高压环境下,水熊虫能承受海洋最高压的6倍压力,而钢铁在这种环境下早已被挤压变形了。

那么,为什么水熊虫这么顽强呢?

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为何水熊虫这么神奇?

水熊虫之所以能在各种恶劣环境下生存,得益于它的极限生存能力——“隐生”(Cryptobiosis)状态,在极端的恶劣环境下,水熊虫可以控制身体做出适宜的变化,来度过极端不适宜生存的环境。

所谓隐生,指的是缓步动物用来抵御不良环境的一种状态。在隐生的过程中,水熊虫会以“小桶状态”(Cask Phase)的形式存在,具体表现为身体蜷缩成桶状,同时背侧甲片之间的角质层收缩,甲片层叠到一起。整体缩起来,变成一个类似“小桶”的状态。

水熊虫

来源|维基百科/Willow Gabriel, Goldstein Lab

隐生的方式分为四种,分别是低湿隐生(Anhydrobiosis)、低温隐生(Cryobiosis)、缺氧隐生(Anoxybiosis)和变渗隐生(Osmobiosis)。

低湿隐生,即环境缺水状态下发生的隐生形式。环境含水量少时,水熊虫会产生蛋白质来替代身体缺失的水分,待环境含水量充足时,水能够溶解水熊虫细胞中的蛋白质,重新填满细胞。

低温隐生,即环境温度较低时发生的隐生形式。水熊虫被冷冻时会进入“小桶状态”,在此期间新陈代谢减弱甚至完全停止,待到环境升温后则解冻苏醒过来,在这个过程中,大部分水熊虫的身体都不会出现损害。

缺氧隐生,即周遭环境含氧量极低的状态下发生的隐生形式。水熊虫会先将身体收缩,随后伸展到最大状态,但仍处于窒息状态,待氧气充足后恢复活动能力。

变渗隐生,即周遭环境渗透压升高的状态下发生的隐生形式。这种隐生较为少见,尚未被完整观察研究。

水熊虫的神奇能力,自然而然地吸引了许多科学家们的关注,水熊虫也被应用到许多领域开展科学研究。

比如2019年,水熊虫就曾被以色列的登月飞船带上月球,但这艘飞船着陆失败坠毁了,不幸坠机的水熊虫是否幸存下来,并在月球上落地生根,目前还没有确切消息。

来源|百度百科

2022年,另一个研究团队利用水熊虫进行一项量子纠缠实验,他们声称水熊虫可以实现短时间的量子纠缠,不过这个实验还未得到同行评议,结论尚未明确。

除此之外,在医学领域,水熊虫也做出了很大的贡献。

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水熊虫蛋白稳定血友病药物

前段时间,美国一间大学的科学家在《science report》杂志上发表一项研究结果,声称水熊虫蛋白可以用于稳定某种血友病的药物,且不需要冷藏。

人类的凝血反应包括两种途径:内源性和外源性途径,无论是哪种途径,都需要凝血因子Ⅷ(图中橙色高亮显示)的参与,才能正常凝血。而血友病患者是由于体内缺少了凝血因子Ⅷ,从而导致凝血功能出现障碍。

凝血反应的两大途径

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

但是,凝血因子Ⅷ有个特点,它天生不太稳定,需要提供恒定的低温条件和存储条件才能维持,否则很容易分解。

因此,如果能让凝血因子Ⅷ在多种环境下保持稳定,那对于相关血友病药物的输送和保存都有重大作用,而水熊虫正好有这样的本领:在干燥的环境中,水熊虫会产生蛋白质去替代缺失的水,在有水之后,水会重新充满细胞溶解蛋白质。研究人员认为,理解这一机制对人类有益,比如在没有冷藏的情况下保存活疫苗。

因此,这些科学家们试图借助从水熊虫中提取的蛋白质和糖基介质,在实验条件(反复脱水、水合循环、热应激、长期干燥等)下对凝血因子Ⅷ的稳定性进行实验,结果发现水熊虫的蛋白质可以帮助使凝血因子Ⅷ保持稳定状态。

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水熊虫的这个实验,如果得以深入研究推广,就能更好地在一些不发达、偏远地区或者恶劣环境下部署生物制剂资源。

总而言之,关于“地表最强生物”水熊虫身上的秘密,仍有待我们进一步的了解和发现,希望有朝一日,这类生命力顽强的动物能够为人类提供更多战胜疾病的新方法。

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