水熊虫的危害(水熊虫耐受极端环境的原理是什么
发布时间: 2023-07-07

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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

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