本文目录
- 水熊虫耐受极端环境的原理是什么
- 水熊虫真的像《动物管理局》里演一样永生不死么
- 水熊虫是不是人类的永生密码
- 为什么说水熊虫是最有顽强生命力的动物
水熊虫耐受极端环境的原理是什么
水熊虫,从名字上看,会被人误以为是种昆虫,但其实水熊虫比最小的昆虫-名为Alaptus magnonimus Annandale的卵蜂(体长仅为0.21毫米)还要小,最小的水熊虫只有几十微米长(1毫米等于1000微米),而且它只是从外观上看像虫子,但其实水熊虫学名水熊,是缓步动物门下所有生物的统称。水熊之所以为人熟知,是因为它有一个强大的能力,那就是在极端环境下可以进入“假死”状态,等到环境恢复后,再次“复活”,同时水熊也是第一种可以裸露在太空中生存的地球生物。那么,水熊这种强大的能力究竟是一种什么能力呢?我们一起来聊一下这个问题。
首先,我们简单的来了解一下水熊
人类对于水熊的研究,最早可以追溯到18世纪的70年代,首次记录水熊的是一位神父,它在观察自己从户外采集的标本时意外地发现这种显微镜下身体胖胖的,像一头小猪一样的生物,不过,由于神父对生物没有什么研究,所以只是一笔带过。
之后,不断地有学术界的人开始了对水熊的研究,最终我们才有了现在比较完整的资料,不过,对于水熊的研究,科学家们到现在仍然在进行着,所以关于水熊的许多秘密和问题,相信在不久的将来就会得到答案。下面, 我们就根据科学家们对水熊的研究来简单的介绍一下它。(下图为普通显微镜下的水熊,你如果有显微镜的话,也可以看到这样的画面)
到目前为止,科学家们已经发现了超过900种不同的水熊,它们分布于世界各地有水的环境中,不管是有着厚厚积雪的高山之上,还是深海之中,只要是有水的环境中就能发现水熊的存在。
水熊是一种多细胞生物,它们的体长大都非常的小,目前已知的最大的水熊也只有1.4毫米,其他水熊的体长大都在几十微米到几百微米不等。由于它们体型很小,所以想要发现它们,必须要借助显微镜。
从外观上看,水熊的身体一共分为五个节(但它不是节肢动物),其中头部为一节,其余四节均为身体,在身体的每一节的两侧,水熊都有一只足,所以水熊一共有4对足,而且这四对足的末端都有类似于小钩爪的器官。一般情况下,水熊的颜色是不固定的,因为它本身身体是透明的,但是由于它的主要食物以藻类为食,而不同的藻类中含有类胡萝卜素,这些类胡萝卜素进入水熊体内后就会成为水熊的颜色。
虽然水熊以水中的微生物和藻类为食,但是它没有牙齿,无法咀嚼和吞咽,只能靠嘴巴的两个突起,一个刺破食物的表皮,一个像针管一样吸食。从表面上看,水熊的身体柔软无骨,其实水熊的体表有一层角质层覆盖,这能够保护水熊不受伤害,当然除了保护左右,这层角质层还有一个重要的作用,我们下面在介绍水熊强大的能力时会说到。
水熊的“超能力”:隐生
其实早在18世纪70年代末,科学家就已经发现了水熊的“超能力”了,因为水熊的生存离不开水,但是科学家通过观察和研究发现,水熊离开水之后会缩起来,过几天再把它放入水中,它很快就会舒展开身体,再次活跃。这个发现激发了许多科学家对水熊的浓厚兴趣,随着对水熊研究的深入,科学家发现,水熊不止是在缺水的环境下,在缺氧、低温、渗透压改变的情况下依然能够进入这样的状态。科学家们称这种状态为“隐生”,而且将水熊的隐生分为了四种:低温隐生、低湿隐生、低氧隐生以及变渗隐生。
之后,科学家们再次对水熊的隐生的极限进行了研究发现,它的变渗隐生的极限为(将水熊从淡水放入海水或者相反)72个小时,低温隐生的极限为接近绝对零度;缺氧隐生(完全无氧的情况下)的极限为5天左右;低湿隐生比较的复杂,水熊在低湿的条件下进入隐生模式有一个重要的前提:湿度是逐渐降低的,如果直接把它放到完全干燥的环境中,它很快就会死亡。
上图就是进入隐生状态下的水熊,它的身体会蜷缩起来,除了在低湿的状态下,它体内的蛋白质会分解为水分(等到蛋白质分解完毕,它基本上也就没救了,但是由于低湿隐生下,水熊虫的新陈代谢会非常的慢,当体内蛋白质分解完后,它还会分解身体的50-80%的组织转化成水,所以这个过程可达1年之久)外,其他任何的隐生状态下,水熊都会停止身体的一切新陈代谢行为,这种状态我们用“假死”来形容并不是很准确,因为假死下,生物体的新陈代谢只是变得很缓慢,但水熊是停止,也就是死亡。
但是不同的是,在极端的环境下,只要不超过水熊的极限时间,那么将水熊再次放入正常的环境中,它就会苏醒。
在这个过程中,水熊的这一层角质的外壳起到了很关键的作用,因为这层外壳既可以锁住身体的水分,又能够防止与自身体液浓度不同的外界液体进入体内,当然最关键的还是水熊停止所有新陈代谢的能力。这两个方面相辅相成,最终让水熊成为了地球上生命力最前的生物。
总结
水熊能够抗住极端的环境靠的就是自己隐生的能力,而它的隐生按照停止一切新陈代谢的角度看,就是死亡,但是在特定的时间内,将已经“死亡”的水熊再次放到原生环境中,它就会再次苏醒,所以这个也不能称之为死亡,因此才有了隐生这个词。
当然,水熊的能力除了隐生外,科学家们还发现,它即使暴露在太空的射线当中也能存活下来,这对于地球生物来说已经算是个“超能力”了。不过,即使水熊的生命力如此的顽强,它也逃不过天敌们的捕食(比如线形动物门、一些小的昆虫)。
水熊虫真的像《动物管理局》里演一样永生不死么
《动物管理局》是由陈赫和王子文演的渡动物转化者的故事,也算是类似于破案类型的剧了。其中有个水熊虫的转化者确实让人大吃一惊,因为他就好像拥有不死之身,电击、毒药、跳楼等各种极限挑战都对这种生物无效,由于谈过的恋爱都由于自己生命太长亲眼目送恋人逝世而结尾,水熊虫也郁闷了,好在最后找到了一个母水熊虫两个人在一起了。
水熊虫体型非常小,用显微镜才能看见,主要生活在淡水、潮湿土壤以及苔藓植物的水膜中,以吸食动植物的汁液为生。它从卵里出生就是成年,甚至可以在外太空、无氧、喜马拉雅山等极限环境生存,几乎不会被杀死。
水熊虫是不是人类的永生密码
水熊虫是一种需要用显微镜才能看到的小型动物,最初它是在1773年由一位名为哥策的神父在观察自己从户外采集的标本时意外发现的,在显微镜下,它有四对脚,胖胖的,看起来就像一只小熊一样,因此,哥策将其描述为“小水熊虫”。之后,水熊虫进入了科学家们的视线中,通过科学的研究发现,水熊虫有两个“超能力”:隐生和细胞数量不改变。有人说:这或许是人类大打开永生密码的钥匙。那么,这个说法有没有道理呢?我们一起来探讨一下这个问题。
我们先来了解一下水熊虫的两种“超能力”
01 隐生
隐生是水熊虫独有的一种能力,简单地说隐生就是类似于假死的状态,在这种状态下,水熊的新城代谢速率只有平时的0.01%,也就是无限接近于死亡。最早发现水熊虫有这种能力的是意大利人考廷(1774年),他发现在缺水的情况下(水熊生活在各种环境下的水膜之中),水熊能够“死而复生”。之后,随着科学研究的深入,科学家发现水熊的隐生能力大致可以分为5种:低湿隐生、低温隐生、缺氧隐生、变渗隐生以及太空隐生。
这五种隐生比较好理解,就是在缺水、温度较低(-273℃以内)、低氧甚至是无氧的环境、淡水变为海水(或者反过来)以及在外太空(暴露在太空辐射之中),这些极端的条件下,水熊虫都能够通过进入隐生,达到不死的效果,等到环境恢复后,它会再次“复活”。(下图为脱水状态下进入隐生模式的水熊)
当然,水熊的隐生能力也有缺陷,那就是它无法从迅速的环境转变状态下进入隐生,换句话说就是水熊虫的隐生要在逐渐改变的环境下才会生效,举个例子,将水熊直接放入无水的环境中,它很快就会死亡,但是如果是水渐渐的减少,它就能通过隐生活下来,其他的隐生也是如此。
02 细胞数量不变化
经过科学家的研究发现,水熊虫从出生之后不需要生长过程就已经是成年状态,也就是说它们生出来就已经具备了立即繁殖的能力,除此之外,水熊虫虫出生开始到死亡,其细胞数量是始终不变的。
这个发现非常的重要,因为人之所以会衰老和死亡与细胞的衰老是有着直接的关系的。虽然人体部分的细胞衰老和死亡不会影响人的寿命,但是随着人的年龄增加,细胞整体的衰老是不可逆的,当整体的细胞衰老达到一个阈值时,人也就失去了生命力。所以,如果能够控制细胞数量完全不变,从表面上看就能控制细胞的衰老,从而打开人类永生的密码。那事实真的如此吗?
水熊虫的能力是不是人类永生的密码?
首先,我们来看一下水熊虫“隐生”背后藏着什么?根据科学的研究发现,当水熊虫进入隐生状态下时,它的整个外壳会干瘪形成一层几乎密不透风的防御,这层防御能够帮助水熊虫减少体内水分的流失。与此同时,水熊虫将新陈代谢速率拉低到几乎停止,这样身体需要的能量和水分都可以通过分解体内的营养物质得到。
但是,有一个问题,在太空中,暴露在射线之下,水熊是如何独善其身的呢?这个科学家们也给出了答案,因为水熊虫体内有两种基因:损伤抑制蛋白Dsup和MRE11基因,前者能够帮助水熊虫在外力损伤(比如射线)基因的情况向下,尽可能的抵挡这些损伤,而后者是用来修复这些已经被破坏或者断裂的基因的。正是因为这两种基因的存在,才使得它有了隐生的能力。而且水熊虫细胞数量不变,也是这两种基因提供了帮助。
从两种基因的能力看,如果人类融合了这两种基因,也能够“隐生”,甚至能够让细胞一直处于稳定的状态下,这是不是就能让人永生了呢?答案是否定的。
首先,水熊虫是有寿命的,在正常环境下(水膜中),水熊虫的寿命在1-3年左右,虽然在隐生的状态下,水熊虫在干燥的环境中可以活120岁,但是这个“活”是没有意义的,因为它几乎停止了所有的生命活动。
其次,细胞数量维持在一个固定的数值上,并不是“永生”的密码。因为,水熊虫之所以会自然死亡,是因为它的细胞分裂次数也是有极限的,虽然在整个生存存续的过程中,它的两种基因让机体尽可能的免于伤害。但是,细胞分裂次数并不是这两种基因可以左右的。
因此,即便人融合了水熊虫的基因,这不过是增强了在极端环境下的生存砝码,并不能让人真正的永生。
两种生物的融合,或许是人类永生的密码
如果人具备了水熊虫的隐生能力,无疑是增强了人的抗风险能力,而且一些疾病对身体的损伤通过两种基因的作用也能将伤害最小化,但是仅仅是水熊虫并不能让人永生,还需要另一种生物,它就是灯塔水母。
灯塔水母比水熊虫大一些,不过也只不过有5毫米左右的体长,它之所以为人熟知是因为它具有“返老还童”能力。灯塔水母的生长发育需要经历两个阶段:水螅体和水母体。前者是后者的幼年形态,但是科学家发现,灯塔水母在性成熟后,会再次回到水螅体状态,如此往复,生生不息,这就相当于将体细胞回到了干细胞状态,形成了细胞生长过程的逆转。这个能力才是“永生”的密码。
不过,遗憾的是到现在为止,科学家们都没能解开灯塔水母“返老还童”的谜团,研究目前只是停留在灯塔水母比正常的生物拥有更多的再生基因,具体这些基因是如何产生的,它们又是如何将“年龄逆转”的,还在研究之中。
因此,如果人类融合了水熊虫“隐生能力”,再融合灯塔水母的“返老还童”能力,那么人类才有可能达到“永生”。
总结
水熊虫的一生细胞数量维持不变以及其具备的隐生能力,都与损伤抑制蛋白Dsup和MRE11这两种基因有关。但是,这两种基因只是能够提高水熊虫的生存能力,并不能改变它的寿命,所以水熊虫并不是人类的永生密码。而人类真正的永生密码可能要等到人类能够解开灯塔水母返老还童之谜之后,再具备成熟的基因融合技术之后。
为什么说水熊虫是最有顽强生命力的动物
谢邀。
水熊虫确实是自然界中生命力最顽强的生物,迄今为止还没有发现另外一种生物有水熊虫这样的超强适应能力。下面我们就来一起探讨一下这个“神秘”的动物。
水熊虫又称水熊,它主要生活在有水的地方,无论是水上的漂浮物或者是潮湿的地表还是苔藓植物上都有它们的存在。所以只有有水的地方大都有它们的存在,因此水熊虫也是少数遍布全世界的一种动物。
水熊虫的体型非常的小,小到用肉眼根本无法发现它,用高倍的显微镜才能看到它的真面目,一般情况下,水熊虫的体长仅有1毫米左右,小的甚至只有10微米。水熊虫虽然名字里有个“水”字,而且它主要栖息在有水的地方,但是,水绝对不是水熊虫生存的必要条件。
经科学研究,水熊虫可以在超低温(南极)、缺氧(外太空)、开水中生存,也就是无论你是水煮还是冷冻还是完全密封,都无法杀死这种神奇的动物。
水熊虫之所以有如此强的适应性,与它“隐生”超能力有很大的关系,这个“隐生”我们可以理解为许多古装电视剧里的“龟息大法”,这种能力可让水熊虫把新陈代谢放到慢的极致,强制进入休眠状态,因此无论是低温、高温、缺氧或是缺水,水熊虫都可以依靠这种能力活下来。
除了这些能力外,水熊虫还可以在人类承受极限百倍左右的辐射环境下生存下来,靠的也是“隐生”这个超能力。
但是,值得一提的是,即便是水熊虫进入“隐生”的状态下,它们还是能够繁衍后代的。
因此,无论多么严苛的条件,水熊虫都可以生存,这也是它为什么被称为生命力最强的动物的原因。
但是,水熊虫也不是无敌的存在,相反它在微生物界属于食物链底端的存在,它的天敌有很多,比如许多螨类、一些昆虫的幼崽等等。
所以即便适应能力如此之强,它也有克星,这就是“万物相生相克”。
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