摘要:缓步动物,又称水熊或苔藓仔猪,作为地球上韧性最强的生物之一,已成为科学家研究极端生存机制的焦点。它们不仅能在极端干燥、极端温度和高辐射环境中生存,甚至能够在外太空中存活。这些微小的生物有着不可思议的生存能力,科学家们正在探讨如何利用这些特性来造福人类,从保护癌
信息来源:https://www.bbc.com/future/article/20250917-harnessing-the-superpowers-of-the-most-resilient-life-form-on-earth
缓步动物,又称水熊或苔藓仔猪,作为地球上韧性最强的生物之一,已成为科学家研究极端生存机制的焦点。它们不仅能在极端干燥、极端温度和高辐射环境中生存,甚至能够在外太空中存活。这些微小的生物有着不可思议的生存能力,科学家们正在探讨如何利用这些特性来造福人类,从保护癌症患者的健康到在长时间深空探索中保存食物和药物。
水熊的奇妙生存能力
(图片来源:Steve Gschmeissner/科学照片库)
缓步动物体型微小,长度不超过1毫米,但它们在不利环境条件下展现出的生存能力令人瞩目。研究表明,缓步动物能够承受高达人类致死剂量一千倍的辐射,以及最高可达150摄氏度和接近绝对零度下的温度。这些能力使它们成为首个成功在外太空存活的已知动物。2007年,缓步动物在被炸入太空后,科学家发现它们在返回地球时依然幸存,其中一些甚至在太空中成功繁殖。
缓步动物的生存能力归功于其独特的生理机制。例如,当环境干燥时,它们会进入一种被称为“屯状态”的假死状态,减缓新陈代谢至常规水平的0.01%,可以在此状态下维持数十年,直至重新接触水分。1966年,科学家曾将120年未动的缓步动物复活,生物的某条腿在浇水后再次开始活动。
生物学机制揭秘
当一艘载有微型乘客的航天器迫降在月球上时,缓步动物可能幸存下来(图片来源:美国宇航局)
缓步动物之所以拥有如此超强的耐受力,其秘密在于它们能有效应对水分的缺失。美国北卡罗来纳大学的教授托马斯·布斯比指出,当缓步动物处于干燥状态时,它们体内的细胞会缩小并集中在一个小空间内,避免细胞膜受损。在这个过程中,缓步动物会大量生成一种称为“缓步动物特异性内在无序蛋白质”(TDP)的神秘蛋白质,它能在干燥时保护细胞内的敏感蛋白质,防止其聚集。
缓步动物还会生成被称为Dsup(损伤抑制蛋白)的蛋白质,该蛋白为DNA提供保护,阻止其受到辐射的伤害。Dsup在缓步动物体内能够有效屏蔽DNA,并抵御活性氧对DNA的破坏。最近的研究还发现,另一种蛋白质TDR1也具有相似的保护作用。
应用前景
缓步动物是极端微生物,可以在干燥状态下存活数十年(图片来源:美国宇航局)
凭借其超强的生存能力,缓步动物正在激发科学家们对于如何将这些特性应用于人类的思考。例如,研究者们希望利用Dsup蛋白保护癌症患者在接受放射治疗时免受健康组织损伤。通过将编码Dsup蛋白的信使RNA(mRNA)注射到小鼠体内,研究者们发现小鼠能够在接受辐射时保护周围健康细胞,成功避免了副作用。
此外,TDP蛋白的稳定性还被认为能帮助保存需要长期储存的药物,例如血友病患者所需的凝血因子VIII,这些药物通常需要冷藏。而通过与TDP的结合,凝血因子VIII可以在常温下保持稳定,可大大提高其在紧急情况下的可用性。
国际空间站上的一名宇航员研究缓步动物,看看它如何应对微重力的恶劣环境(图片来源:美国宇航局)
太空探索的潜在帮手
NASA也开始关注缓步动物在极端太空环境中的生存能力,未来可能借助这些研究,开发出保护食物和药剂免于干燥和辐射暴露的新技术。这对于长期太空任务至关重要。
面临的挑战与未来机遇
尽管缓步动物展现出惊人的生存能力,但它们的未来仍面临挑战,例如气候变化可能影响其生存环境。保护这些物种不仅对生态系统的重要性不可忽视,也为科学研究的持续发展提供了新的思考。
通过进一步研究缓步动物的生理机制,科学家不仅能够找到保护人类健康的新方法,还可能找到解决气候变化带来的环境问题的途径。深入理解这一生命形式的适应能力,将为我们掌握更多生物技术和环境保护的关键开启新的大门。
来源:人工智能学家