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地球上最顽强的生物之一,缓步动物(tardigrade),更常见的俗名是“水熊虫”(因为它看起来像可爱的多腿小熊)。这种微小的动物对几乎所有的东西都有抵抗力:煮,冻,辐射,丢真空——它都很难死掉。要不是它个头太小的话,恐怕消灭几个玻璃碴三明治也不在话下。

水熊虫的绝招是所谓的“隐生”(cryptobiosis),把生命代谢放慢到几乎停止的程度。进入休眠态时,它的身体含水量可以降到仅仅3%,是名符其实的“脱水”。但是只要把水加回去,水熊虫就能像瓷实麦克一样复生,用它名为“口针”的特殊口器刺穿藻类等生物,吸取里面的营养。

“它们可能是我们所知的动物中最极端的生存专家”,北开罗莱纳大学的生物学家鲍勃·戈德斯坦( Bob Goldstein)。“人们老说什么‘杀不死的小强’,照我看,等蟑螂都死到不能再死的时候,我们还能找到脱水的水熊虫,加了水之后还能活蹦乱跳。”

这种脱水“冬眠”并不是只睡一个冬天,这和真的熊可不一样(水熊虫是无脊椎动物)。据我们所知,水熊虫脱水至少十年后还能照常复苏,只是可能会发现它们的衣服突然不时兴了。

水熊虫的扫描电镜显微照片

水熊虫的扫描电镜显微照片。和普通的熊一样,它们有爪子用来帮助走路。剩下的基本上所有东西都和普通的熊不一样。图源:Bob Goldstein / Vicky Madden

瓷实麦克能在冰天雪地里谈笑风生,但水熊虫在隐生状态下所能承受的低温就简直匪夷所思了。它可以在零下272摄氏度的实验室环境里存活,这种温度下连物质的存在形态都变得奇怪了。

正常情况下,生物体内的原子都在疯狂地振荡,到了这种低温下这些原子几乎都静止了——可是水熊虫还能活着。更加难以置信的是,要知道水熊虫是有大脑的。的确,这是个相对简单的脑,但毕竟也是神经元组成的,而且能熬过脱水到3%和-272℃的低温而近乎毫发无伤……

水熊虫还能忍受六倍于最深海底的压力。甚至有一次实验把一批水熊虫暴露在真空中长达10天,最后竟然还有几只没有死掉。(顺便一说,人类在真空中最多也就能活上两三分钟吧。1965年有个NASA的倒霉哥们在真空室里不小心让他的宇航服失压了,15秒之后他就失去了意识。他醒来之后说,他昏迷前最后的记忆是舌头上的水在沸腾——我猜这感觉应该和跳跳糖差不多,只不过对你身体的害处恐怕更大。)

回到水熊虫。它们可以承受的辐射剂量数百倍于人类。它们对热水也没什么意见——哪怕是150摄氏度的热水。所以问题是,为什么?为什么要演化出这种存活能力,能在只有科学家实验室搞出来的低温和高压里生存呢?在人类诞生之前,地球上根本就没有出现过这种环境啊!

水熊虫甚至没有生活在那些极端环境里,比如某些细菌喜欢的沸腾热泉。所以过去这些年来人们爱说它是“嗜极端生物”,这并不合适。它能忍受这些极端环境并不意味着它就会主动去寻找。

事实上,它们最喜欢的是世界各地最经典最常规的土壤、沙地和苔藓。我是说,你是愿意住在沸酸湖里的青旅呢,还是愿意在沙滩度假上喝藻类鸡尾酒呢?

但这不意味着水熊虫的天堂里没有麻烦。“如果你生活在土壤里,”戈德斯坦说,“脱水的威胁是无处不在的。”比方说,如果太阳晒干了土壤表面的话,一种策略是往土壤深处钻,但“如果你钻得太深,食物就不怎么多了。所以它们的生活很可能像是走钢丝,既要获得食物,又要面对晒干的危险。”

刚刚孵化出来的水熊虫

刚刚孵化出来的水熊虫,其DNA标记为蓝色。

所以,水熊虫难以置信的求生技能可能仅仅是土壤里艰难生活的自然产物,而抵抗闻所未闻的低温和高压只不过是这一脱水策略的额外福利。但另一个更让人困惑的问题是,它怎么办到的?戈德斯坦的实验室正在研究这一点,他认为水熊虫可能不仅仅是靠一个简单的绝招,而是一系列策略来忍受干燥,最终复活。

“有一种机制我们是知道的:有些耐干燥的动物会制造一种名为‘海藻糖’(trehalose)的糖类,”他说,“脱水逐渐进行时,海藻糖会逐渐地‘取代’水,在本来有水的地方形成透明层,这很可能避免了很多脱水或复水时的常见伤害。”但是,水熊虫有1000种左右,并非所有种类都会合成这种糖,所以一定有某些别的诀窍。

讽刺的是,这些顽强的生物在实验室里养殖却很困难,但戈德斯坦的团队在别人失败处取得了成功。这项成功应该归功于英格兰的一间小棚屋,住在这里的一个普普通通的老头子掌握了水熊虫的繁育技术,把它们卖给当地学校做实验用。事实上,他的繁育如此成功,都不用外出重新取种。这些水熊虫的后裔现在在戈德斯坦的实验室里爬来爬去,完全没有意识到它们免受中学生天天折磨是有多么幸运。

“有些生物就是没法在实验室里养,”戈德斯坦说,“你把它们拿进来、试图模仿外面的环境,但它们就是不长。所以我们其实很幸运,人们向来为水熊虫在实验室中难以连续传代而苦恼,可是这个英国人却弄明白了。”

拥抱在一起的水熊虫
扫描电镜下三只尴尬地拥抱在一起的水熊虫。“说你呢,仨抱在一起算什么事儿啊,麻烦起来走两步好吗。”

由于这项突破,戈德斯坦等人正在考虑让水熊虫成为实验室的新一代果蝇。水熊虫的小体积意味着实验室里能装一堆,而且它们繁殖快速、基因组也紧凑。何况它们比果蝇可爱多了,也不会掉进你的可乐里面。

托马斯·布斯比,戈德斯坦手下的一位博士后,正在研究水熊虫如何在室温下熬过脱水,并在考虑将之应用在疫苗中。毕竟,疫苗的成本里面,有一大部分来自于全程冷链运输。如果水熊虫能告诉我们如何在室温下让疫苗保持活性呢?