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走近長壽動植物

2018-11-12 11:21李忠東
青少年科技博覽(中學版) 2018年9期
關(guān)鍵詞:水螅貝殼長壽

李忠東/編 譯

自古以來,人類就一直希望長命百歲,但無論多么渴望、多么努力,與很多動植物比起來,人類的壽命只能望塵莫及。大自然的神奇讓我們嘆為觀止,為了實現(xiàn)人類的長壽希望,還是先了解幾位動植物壽星吧。

405歲的“明”

動物的代謝速度比植物快,通常很少活到幾百年。那么,最長壽的動物壽命多少歲呢?

世界上最長壽的動物是一種名叫“明”的蛤蜊?!懊鳌笔且环N圓蛤,生長在大西洋北部海底,因為其生長初期正好處于中國明代而得名。

2006年,英國班戈大學海洋科學學院的科學家在冰島海底捕撈到3 000多個空貝殼和34個存活的“明”,平均長度約為8.6厘米。因為“明”身上的貝殼共有405條紋理,科學家斷定它們已經(jīng)存活了405年,是已知最古老的獨居動物。

“明”存活了405年

貝殼上的紋理不但是斷定“明”確切年齡的依據(jù),也使其成為記錄環(huán)境變化的活標本。

海洋圓蛤類軟體動物通常能活200多年,并將氣候記錄呈現(xiàn)在貝殼的紋理中。根據(jù)這些數(shù)據(jù),人類可以建立北大西洋氣候變化的詳細圖表。

遺憾的是,這些“明”在研究過程中陸續(xù)死亡,它們的肉體部分已被取出,貝殼將繼續(xù)用于科學研究??茖W家目前還無法得知“明”是如何在海底生活了數(shù)世紀時間的。盡管破解“明”的長壽之謎困難重重,但它們的發(fā)現(xiàn)為人類帶來希望。它們是怎樣延年益壽、保持肌肉活力、防止發(fā)生病變及維持神經(jīng)系統(tǒng)健康的,這都有待研究。

生于明代而得名

貝殼紋理知年齡

頑強存活數(shù)世紀

在許多動物的細胞中,含氧分子與細胞膜發(fā)生反應(yīng)后會生成很多小分子,對細胞的其他部分產(chǎn)生破壞。但研究表明,海洋圓蛤類軟體動物的細胞膜對這種傷害有很強的防護力?!懊鳌敝曰钸@么長,很可能在于它細胞衰老的速度很慢,甚至可以忽略不計。

科學家推測,并不是所有動物都像“明”這樣隨身攜有方便記錄年齡的證物,因此可能還有比“明”更長壽的動物。

4 800歲的狐尾松

幾百歲的動物就讓人類羨慕不已,幾千歲的植物豈不是讓我們無法呼吸?

狐尾松傲然屹立

狐尾松是一類生長在美國西部干燥高山上的常綠樹木的統(tǒng)稱,因滿滿一樹針形葉聚集在一起,遠遠看去就像狐貍尾巴一樣而得名。這種植物的生命力極其頑強,以長壽著稱,是世界上最古老的樹木之一,其中最高樹齡已達4 800歲。

狐尾松有兩個種群:一是科羅拉多州和猶他州的洛基山狐尾松,二是加利福尼亞州東南部的白山和帕納明特山地的大盆地狐尾松。

狐尾松的年輪間隔寬度不一,反映出它們應(yīng)對不同時期自然環(huán)境的調(diào)節(jié)能力。遭遇連續(xù)干旱,狐尾松就有可能轉(zhuǎn)入“睡眠狀態(tài)”,終止全部的新陳代謝,直到外部環(huán)境改善才重新恢復制造新生細胞。由于松木的密度極高,而且含有大量黏糊糊的樹脂物質(zhì),各種害蟲和病菌無法入侵,所以它們幾乎不受疾病的折磨。

狐尾松生長的地方土壤貧瘠。在一年當中,可供它們生產(chǎn)并積淀營養(yǎng)物質(zhì)準備過冬的時間不超過6周。由于日照時間和土壤營養(yǎng)物質(zhì)供給的限制,狐尾松的生長速度相當緩慢,每100年生長的高度平均不到2.5厘米。一棵700歲的樹僅90厘米高,樹干直徑只有7.5厘米。

歷經(jīng)千年滄桑

古老的狐尾松被風化后看起來奇形怪狀,只剩下一根活著的樹枝和幾根長著松針的嫩枝。依靠一條狹窄的活樹皮從土里向上傳輸水分,竟然能保證針葉30年不落。盡管枯死,狐尾松木質(zhì)還一直保持堅實,樹干依然挺拔直立,即使只剩下一截光禿禿的樹干,也常常會冒出一兩根新枝繼續(xù)生長。

2001年的一項研究,對年齡相差4 700年的狐尾松的花粉和種子進行了比較,發(fā)現(xiàn)花粉和種子的變異率并沒有隨著年齡增大而明顯上升,老齡狐尾松維管組織的功能和年輕狐尾松一樣正常。它們飽經(jīng)風霜,經(jīng)常受到大自然的破壞,被閃電擊中過樹干,被大雪壓斷過樹枝,但是它們的細胞沒有衰老,仍然保留著年輕時的活力。迄今為止,還沒有人真正弄清楚狐尾松的壽命為何會如此之長。英國亞伯大學的科學家霍華德·托馬斯認為,可能主要歸功于“分生組織”(根和芽等)的一種特殊性質(zhì)。根與芽都能形成干細胞,而干細胞具有驚人的再生能力,可以使狐尾松保持年輕和活力。比利時根特大學的生物學家利

芬·德維伊爾德提出,狐尾松之所以長壽,或許要歸功于它們分生組織中被稱作“靜止中心”的一小群細胞。這些細胞分裂速度相對較慢,可能會抑制分生組織中干細胞的分裂。這很益于狐尾松延年益壽,因為細胞的每次分裂都有可能產(chǎn)生有害的DNA突變。

根芽形成干細胞

永葆青春活力

生生不息的水螅

人類關(guān)于動植物長壽機制的研究始終沒有停止,并不時帶來激動人心的消息。

水螅是一種多細胞無脊椎動物,只有幾毫米至15毫米長,但老化速度極慢。用顯微鏡可觀察到它的活動狀況,管狀身體結(jié)構(gòu)包含著觸須、口腔和黏性觸角。實驗數(shù)據(jù)表明,一種淡水水螅壽命很長,歷經(jīng)1 400年,死亡率僅5%。正是因為水螅生生不息,表現(xiàn)出頑強的生命力,所以多年來它一直是科學家探索“長生不老”現(xiàn)象的重要研究對象。

棕色水螅長勢旺

一位生物學家介紹說,他在實驗室里養(yǎng)了一條水螅,存活的時間超過了4年,對于僅僅15毫米長的動物而言不能不說是一個奇跡。特別是在實驗進行到現(xiàn)在的時候,這條水螅看起來竟然和第一天一樣年輕。沒有人知道它到底能活多久,也許受疾病等威脅只能活幾年,也許壽命可以達到萬年。

德國基爾大學的一個科研團隊在研究水螅時,找到了一個叫作FoxO的基因。為了發(fā)現(xiàn)這個基因,科學家從水螅中分離得到干細胞,然后對這些干細胞的基因進行篩選和研究,最后發(fā)現(xiàn),沒有FoxO基因的水螅干細胞數(shù)目明顯減少,攜帶功能失活的FoxO基因的水螅的免疫系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化,出現(xiàn)了與人類衰老相似的跡象。水??繜o性生殖繁衍后代,它們會使用3個不同的干細胞群來復制所有組織,從而形成一個功能完整的個體??茖W家發(fā)現(xiàn),這3個干細胞群都含有FoxO基因。FoxO基因具有抗衰老特性,如果被去掉,水螅就會衰老。目前研究人員還不清楚FoxO基因是如何防止水螅(特別是水螅干細胞)衰老的,但知道它可以集成各種分子信號,包括一些來自細胞外部環(huán)境的信號。

“我們的研究團隊首次證明了FoxO基因與衰老具有直接關(guān)系,已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)FoxO基因在百歲老人身上表達活躍?!敝鞒诌@項研究的基爾大學動物學家托馬斯·博世表示, FoxO實際上可能是整個動物王國中普遍存在的抗衰老基因。

人類能否獲得希望的長壽,探索的道路還十分漫長,或許在不遠的將來,研究者隊伍中也有你的身影。

綠色水螅水靈靈

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