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极端环境中5大顽强生命水熊虫似穿航天服

2019年06月09日 栏目:健康

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通常人们以一个十分可爱的名字“水熊虫”来称呼缓步动物门的动物,不过与其说“熊”,不如说它们像是穿着太空服的海牛。

水熊虫的长度仅在1毫米左右,但它们能在多种极端的环境中生存。伍兹霍尔海洋生物学实验室的萨拉·博登斯腾(Sarah Bordenstein)曾写道,它们能忍受零下200摄氏度的低温,也能在高温(151摄氏度)的环境下存活;即使没有氧气和水分,或者是一千倍于人类能忍受的高剂量辐射,都不能使水熊虫死亡。

水熊虫在恶劣环境中存活的秘诀是进入“隐生”状态——一种类似假死的状态,其新陈代谢全部停止。它们能一直保持一种蜷缩的状态,直到环境条件变好时才重新复苏。隐生状态持续时间从数分钟到数日不等,甚至有的能够保持数十年之久。

丰年虾:高盐环境的生存高手

近距离看丰年虾。丰年虾属于甲壳动物中的卤虫属(学名:Artemia) 嗜盐生物能在极端高盐的环境中生存,大盐湖丰年虾便是其中之一。这种丰年虾生活在美国犹他州的大盐湖中,这里部分湖水的盐度相当于海水的十倍。

根据大盐湖生态系统项目的研究结果,丰年虾之所以能够成为高盐环境的生存高手,主要归功于它们身体覆盖着一层不透水的外壳。盐水只能通过口部进入体内;而丰年虾的鳃部和一个特殊的颈部腺体能够将盐分过滤出来,保持体内的盐度平衡。此外,丰年虾还具有三种类型的血红素——血液中能结合氧气的蛋白质。当水体盐度增加的时候,丰年虾体内的血红素浓度也会相应增加。

甲烷冰虫

这只看起来像科幻电影里外星生物的虫子实际上是甲烷冰虫 它们看起来就像是科幻电影中的外星生物。1997年,科学家在墨西哥湾的海床上发现了这些扁平、粉红色的嗜极生物,它们的长度可达5厘米,在含有甲烷的底泥中掘洞生存。科学家称,它们很可能以某些依赖甲烷生存的细菌为食。

与甲烷冰虫相比,在极低和高寒地区发现的冰虫(冰虫属Mesenchytraeus)的颜色就更多样一点,有黑、蓝、白等,其体长也是几厘米。在罗格斯大学卡姆登分校生物学系任职的丹尼尔·沙恩(Daniel Shain)从事了多年有关冰虫的研究,他曾前往西藏、阿拉斯加等边远地区采集冰虫标本。他说:“冰虫是已知在冰川中完成生命史的生物,这毫无疑问是一个壮举。”

冰虫以雪水藻类为食,其身体机能——繁殖、新陈代谢、发育等——在摄氏零度左右时还具有活力。如果温度上升到大约4摄氏度以上,冰虫体内的酶就会消化细胞膜,使冰虫溶化死亡。

所以,“极端环境”其实是一个相对的概念。

“快速的火球”

这种微生物的学名是Pyrococcus furiosus,意为“快速的火球”。显然,这种古细菌是圆形的,而且生长环境的温度极高。它们喜欢在滚烫的水体中生存,其适生长温度为100摄氏度,这也使其成为名副其实的嗜热生物。

20世纪80年代,卡尔·斯泰特尔(Karl Stetter)在意大利武尔卡诺岛海域发现了这种古细菌。据报道,来自乔治亚大学的科学家正在研究Pyrococcus furiosus的基因组,试图创造出一种全新的微生物:喜欢较低的温度,以二氧化碳为能量来源而非通常的碳水化合物。科学家希望这一新的变种能够将二氧化碳转化为燃料。

耐辐射的细菌

抗辐射奇异球菌(学名为:Dienococcus radiodurans)发现于近50年前,科学家在一个经过辐射杀菌但仍然腐坏的绞肉罐头中发现了这种细菌。在高剂量的辐射下,这种细菌的基因组会出现分解,但之后又能迅速、准确地组合回去。

D. radiodurans被吉尼斯世界纪录认定为“世界上耐受辐射的生命形式”,这种单细胞生物能忍受的辐射量是人类的3000倍。科学家对D. radiodurans很感兴趣,这些微生物抵抗辐射的机制或许能为我们抵挡从化疗到太阳照射等各种形式的辐射暴露提供启发。(任天)

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