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水熊蟲
2011/05/26 11:17
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水熊蟲

今天在網上衝浪,發現一則消息十分的好玩,在 2007 年瑞典克裡斯蒂安斯塔德大學,生態學教授英格馬-瓊森的帶領下,發現一種名為『水熊蟲』(water bears)的 6足緩步類節肢動物,這是人類迄今為止發現,唯一可以同時在宇宙真空和強太陽輻射的極端惡劣環境下生存的動物。如果是人類或者其它動物,這種極端環境會使得他們很快的死亡,號稱史上『最強不死生物』。

科學家經過實驗發現,它們可以同時在宇宙真空和強太陽輻射的極端惡劣環境下生存,並且能夠耐受住比人類強數千倍的輻射量如 5.7 萬倫琴的X射線輻射,也可以忍耐嚴重缺水和高濃度的鹽分。這是人類迄今為止發現的唯一一種可以在此類條件下存活的動物。而日本科學家也曾做過試驗,他們將進入假死狀態的熊蟲放進密封的容器裡,再將該容器放入盛滿水的高壓水箱中,逐漸地將壓力提到 600 兆帕,相當於最深的馬裡亞納海溝的水壓的 6倍。就這樣,那些參加試驗的熊蟲絕大部分都經受了這種對許多動物來說簡直不可想象的考驗。
 
水熊之所以能夠在各種極端條件下生存,與它們身體可自動進行脫水有很大關係。科學家們發現,水熊蟲可以主動脫去體內 99% 的水分,身體體積可比正常情況下縮小一半,把代謝率降到幾乎等於零,而人類的脫水極限是體重的4%,同時,它的八條腿也會收縮,從而進入一種靜止的蟄伏狀態。在這種狀態下,水熊可撐過各種極端條件。因為水熊本身有隱生現象可以說是冬眠,不管處在什麼惡劣環境下例如經受幾小時零下 271℃ 的冰凍,也能耐短期零上 150℃ 的高溫,或者是在 pH 值為 1 的強酸以及 pH 值為 13 的強鹼下,很多動物會被溶化得連骨頭都找不著,可水熊蟲一點事也沒有,都能立刻進入冬眠,然後即便是經過 100 年之後,只要加一點水就能立刻復活,生命力比病毒還強,所以被稱為不死身生物。

事實上義大利動物學家拉紮羅·斯帕爾蘭查尼還在 18 世紀 70 年代就首先開始對這種只有在顯微鏡下纔能觀察到的無脊椎動物(0.1?1.2毫米長)進行研究,正是他給這種動物取名為『熊蟲』,意大利文為 il tardigrado,後來拉丁文為 Tardigrada。而根據基因研究發現水熊蟲起源於淡水的環境中,隨後開始往陸地發展,多出沒在潮溼的地方,如:青苔、落葉,淡水、濕土、樹乾、岩山以及水分充足的青苔和地衣,都是它們棲身的所在。所以在世界各地,無論城市還是鄉下,從北極到南極,從高山到沙漠都有水熊蟲的蹤跡。

緩步動物門是動物界的一個門,主要生活在淡水的沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中,少數種類生活在海水的潮間帶。有記錄的大約有750餘種,其中許多種是世界性分布的。在喜馬拉雅山脈(6000m以上)或深海(4000m以下)都可以找到它們的蹤影。緩步動物是多細胞動物。它們非常細小,大部分不超過 1 毫米,最小的 Echiniscus parvulus 初生的時候只有 50 微米。而最大的 Macrobiotus bufelandi 則只達 1.4 毫米。通體透明,無色,黃色,棕色,深紅色或綠色。它們的顏色主要是它們的食物賦予的。它們食入含類胡羅卜素的食物,類胡蘿蔔素可以在各器官沉積。

它們由頭部,四個體節,被幾丁質構成的角質層覆蓋。四對腳,末端有爪子,吸盤或腳趾。由長長的細胞組成的肌肉因應體節而分布。口前有兩向前突出,一個用於刺進食物,另一個則是吸收工具。前腸有很多成對腺體,薄薄的食道連接中腸。在兩個目的水熊蟲中腸和末腸之間有馬氏管,專司體內的滲透壓平衡。

神經系統的構成:咽上下神經節,其中咽下神經節和腹部四個神經節鏈式相連。體腔中的細胞負責儲存。水熊蟲沒有循環系統和呼吸系統。

緩步動物通常是雌雄異體。它們的性腺是次體腔的殘留物,使不成對的囊狀器官,或者是在肛門前向外開口,或者是向終腸開口。卵子並不需要事先受精就可以被排出體外。

緩步動物門具有全部四種隱生(Cryptobiosis)性(即低濕隱生Anhydrobiosis、低溫隱生(Cryobiosis)、變滲隱生(Osmobiosis)及缺氧隱生(Anoxybiosis)),能夠在惡劣環境下停止所有新陳代謝。緩步動物也因此被認為是生命力最強的動物。在隱生的情況下,一般可以在高溫(151 °C)、絕對零度(-272.8 °C)、高輻射、真空或高壓的環境下生存數分鐘至數日不等。曾經有緩步動物隱生超過120年的記錄。

低濕隱生

這是最常見的隱生形式,當陸生的緩步動物生活環境開始缺水是即會發生。但當它們再次接觸到水的時候,它們能在很短時間之內重新活動。包括陸生緩步動 物在內,只有它們身處水中才能存活。若果周邊液體被稀釋甚至低於體液濃度時,緩步動物就會蜷縮成桶狀。背側的甲片會層疊在一起,甲片之間的彈性角質層會收縮。進入所謂的「小桶狀態」(Cask Phase)。

進入「小桶狀態」的首要原因是缺氧。實驗中停止通風,緩步動物會收縮。但在水中肌肉的收縮狀態不能持久。所以「小桶」遇水即會重新舒展,但個體會立即進入窒息狀態(Asphyxie)。

緩步動物能渡過缺水期有前提,就是該過程是緩慢進行的而且空氣濕度不能太低。乾燥過程太快,緩步動物就沒有時間去收縮。作違背該前提的實驗,可以觀察到緩步動物緊壓在地表,很難復甦。

缺氧隱生

缺氧隱生發生於緩步動物周遭液體含氧量低於一個閾值。開始的時候緩步動物先收縮,但後來就會伸展到最大狀態,同時也是窒息狀態,而且它們已沒有能力排出進入體內的水分。一些種類能在缺氧狀態下存活五天。缺氧隱生時緩步動物的新陳代謝狀態不明。

低溫隱生

低溫就會引起低溫隱生。緩步動物能先被冷凍再經解凍而復甦,而且不會對身體造成損壞。1975年Crowe將活動狀態的Macrobiotus areolatus放到2毫升-20 °C的水中。所有實驗動物立刻進入小桶狀態。在4 °C的水中解凍只需要一分鐘。80%的動物成功蘇醒。

變滲隱生

變滲隱生還沒有很好的被觀察到。變滲隱生是因為環境的滲透壓升高引起的。Macrobiotus bufelandi 在 0.4% 的鹽溶液中仍然能活動。在 15% 的鹽溶液中它會在9秒之內進入小桶狀態。Echiniscoides sigismundi 在淡水中會窒息,但若在三天內將它重新放到海水中,它就會甦醒過來。

臆想

相對於地球上其他的生物,水熊蟲強勁生命力的表現,非常給它適合作太空旅行,搞不好地球生命的起源,就是類似這種生物搭乘隕石來到地球的,然後經過千萬年的演進,日子過的太舒服之後,逐漸喪失這種超能力。不過所幸的是人類沒有這種超能力,否則不但是對地球是個災難,對宇宙更是一場浩劫!?

參考連結

水熊蟲可在外太空生存
最強不死生物 水熊蟲
水熊蟲與人類
奇特水熊蟲能在宇宙真空輻射存活10天
火星人的祖先水熊蟲?
史上「最強不死生物」水熊蟲
Tardigrades: Water bears in space

參考影片

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