水熊虫将占领月球?-资讯-知识分子

水熊虫将占领月球?

2019/08/12
导读
就算是水熊虫,月球的环境也是比较艰苦的。

太空是极度缺水、缺氧,又有辐射的真空状态。由于水熊虫声名在外,早在2007年就被美国宇航局的奋进号(Endeavour)带去太空。而最近这一次,以色列登月艇在月球着陆失败并坠毁,把数以千计的水熊虫“打翻”在月球上……

撰文 | 梅宝

编辑 | 小赛


2019年4月,一架来自以色列的登月艇“创世纪”(Beresheet)在月球上着陆失败。虽然以色列没有获得“世界上第四个成功抵达月球的国家”的美誉,但是它在月球上留下了一些耐人寻味的“印迹”,比如来自非营利组织——拱门任务基金(Arch Mission Foundation)第一个月球图书馆(lunar library)中的水熊虫(tardigrades)[1]


拱门任务基金的愿望是很宏大的,口号是“为地球的未来保护知识和物种”。“月球图书馆”就是其中的一个计划,即在月球上的图书馆。为此,“创世纪”的登月艇里包含了三千万页有关人类文明的资料,通过纳米压缩科技,存放在120毫米的DVD里。除此之外,还有1亿个关于人类、植物、微生物的细胞,用于未来种族的延续。其中还特别包裹了上千只脱水后的水熊虫,用于科学研究。[2]


(图源:giphy)


为什么要在登月艇里放水熊虫呢?它是何方神圣?


“地表最强生物”

来个它的标签,或许你就明白了,水熊虫号称“地表最强生物”。为什么这样说呢?水熊虫虽然大多生活在普通的潮湿环境里,但是上至喜马拉雅山脉的5546米高,下至南极洲的海洋底部,均有它的踪迹,可想而知,它的生存耐受能力有多强了。那这次它能不能在月球上存活下去呢?此前,科学家对它的耐受能力做了一系列“惨无虫道”的试探。


据研究,水熊虫能在151 °C环境下能生存几分钟,在−200 °C环境下可以生存几天[3]。能在这样极端的温度下生存,让39°C高温下汗流浃背的我,心里暗暗生出了一丝丝羡慕的情绪。不仅如此,水熊虫能承受真空的极低压力,也能承受将近1200倍大气压力的极端高压[4]。这还不算完,在干燥脱水的状态下,水熊虫能生存将近三十年,之后如果给与水,它还能继续发育繁殖[5]


在缺水的时候,水熊虫可以进入隐生(cryptobiosis)状态。隐生是部分生物体在干燥、冷冻、缺氧等不利环境条件下进入的一种代谢状态。在隐生状态下,绝大部分代谢过程都会停止,不再发育和繁殖。当环境条件恢复到适宜的状态时,生物体将恢复到隐生之前的代谢状态。还记得前不久圆明园古莲种子开出莲花的新闻不?这其实和植物种子先保存实力,到合适的时机再发展,是一个道理。


有科学家对水熊虫应对缺水环境的分子水平机制做过研究。发现在缺水环境下,海藻糖(trehalose)对于稳定细胞中的蛋白质和膜结构起到了重要作用,同时海藻糖也可以尽可能的和水分子结合,保留仅有的水分。当干燥的时候,失水会引起活性氧的形成,可能会损伤DNA。水熊虫似乎产生了很多抗氧化物质,比如维生素C和E[6]


水熊虫在对抗极端温度、高强度辐射、缺水、缺氧等情况下为何表现如此“优秀”,背后的机理还有哪些?目前我们还不是很清楚。


占领月球?

其实这并不是水熊虫第一次被带入太空。太空是极度缺水、缺氧,又有辐射的真空状态。由于水熊虫声名在外,早在2007年就被美国宇航局的奋进号(Endeavour)带去太空。当奋进号返回地球之后,科学家通过检测发现,水熊虫存活着,而且有的雌性水熊虫还在太空中产了卵,新孵化出来的水熊虫依旧健康[7]


那这一次,水熊虫也能在月球上生存下去吗?


水熊虫登月(感谢程妈妈绘制插图)


月球的环境对于生物而言,是比较艰苦的,主要是缺少液态水和没有稳定适宜的温度。根据之前的探测,月球的表面几乎没有液态水的存在。液态水可以作为生物体内化学反应的介质和溶剂,对于生物化学反应的正常进行,有着必要且基础的作用。另外,月球没有大气层,昼夜温差很大,白天最高温度可达160℃,晚上最低温度可达-180℃[8]。这样的温差对于大多数生物化学反应并不友好——反应需要酶的参与,而酶发挥作用需要适宜、稳定的温度。这样看来,水熊虫在月球上没戏了呗?也不尽然。


月球上有少量的冰,在熔岩中也有极少量的水。做个假设,“创世纪号”坠毁,月球图书馆的压缩芯片有部分缺漏,释放出了干燥的水熊虫。一部分水熊虫在月球表面休眠,等待着将来月球大环境发生改变,迅速繁殖占领月球。极少部分水熊虫撞进了冰或者熔岩中,在那里发育和繁殖,这个过程可能会产生液态水,反过来改善月球的局部环境,出现更多的水熊虫,甚至是其他生物。当然,这都是想象啦,谁能拥有一双预知未来的眼睛呢?正因为未知,才更让人觉得着迷吧〜


小赛开脑洞:也许在几十亿年前,某个外星文明登陆地球失败,不小心打碎了一个装着“水熊虫”的罐子,于是……

参考资料

[1] https://www.bbc.com/news/newsbeat-49265125

[2] https://www.archmission.org/

[3] Horikawa, Daiki D (2012). "Survival of Tardigrades in Extreme Environments: A Model Animal for Astrobiology". Life in Extreme Habitats and Astrobiology. 21. pp. 205–17.

[4] Seki, Kunihiro; Toyoshima, Masato (1998). "Preserving tardigrades under pressure". Nature. 395 (6705): 853–54.

[5] Guidetti, Roberto; Jönsson, K. Ingemar (2002). "Long-term anhydrobiotic survival in semi-terrestrial micrometazoans". Journal of Zoology. 257 (2): 181–87.

[6] Thomas C. Boothby;Hugo Tapia(2017). “Tardigrades Use Intrinsically Disordered Proteins to Survive Desiccation”. Cell. volume 65, issue 6, p975-984.

[7] http://www.bbc.co.uk/nature/12855775

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Moon



文章头图及封图片来源:sierraclub.org

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