最近,“地球最強生物水熊蟲墜落月球或幸存”的新聞上了熱搜。這其實是今年4月份的事情了。2019年4月11日,來自以色列的登月飛船“創(chuàng)世紀(jì)”在月球著陸失敗并墜毀。這艘飛船上攜帶了一些特別的東西,包括大量文字資料、一些人類DNA樣本和一些處于脫水狀態(tài)的水熊蟲。
水熊蟲是蟲嗎?
水熊蟲并不是一個物種,而是由1000多個物種組成的緩步動物門的統(tǒng)稱,中國目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的水熊蟲有180余種。水熊蟲個體大小不足1毫米,相當(dāng)于指甲蓋的厚度,因長得像可愛的小熊而得名。它的頭部有一個特殊口器,頭部下方有4個體節(jié),每個體節(jié)下有1對足。正常狀態(tài)下水熊蟲是透明的,以藻類等生物為食,因此身體多會染上藻類的顏色。
水熊蟲看似簡單,但它耐受極端環(huán)境的能力卻令人驚嘆。水熊蟲們一般分布在潮濕的環(huán)境里,棲息地相當(dāng)廣泛,海洋、淡水甚至沼澤中都有它們的身影。水熊蟲必須要在有水的環(huán)境中才能生長和繁殖,但遇到泥沼干涸時,它們也有辦法生存:讓自己脫水收縮,進入一種可逆的“隱生”狀態(tài)。這種狀態(tài)有些類似于哺乳動物的冬眠和昆蟲的蟄伏,但比冬眠和蟄伏厲害得多。水熊蟲可以維持隱生狀態(tài)長達10年,只要遇見水,便可立即復(fù)活。
此外,水熊蟲還可以在缺氧、低溫以及環(huán)境滲透壓改變時進入隱生。早在1983年,科學(xué)家就在南極的蘚苔植物中發(fā)現(xiàn)過水熊蟲。后來,從北極到南極、從淡水到陸地,科學(xué)家們都發(fā)現(xiàn)過水熊蟲的足跡,因此,水熊蟲被認(rèn)為是地球生物中的生存最強者。
無解的強大基因
2015年,曾有遺傳學(xué)家對一種淡水水熊蟲進行了基因組測序,發(fā)現(xiàn)它體內(nèi)17.5%的基因來自于其他生物,而大多數(shù)生物的外來基因不足1%。于是他們認(rèn)為水熊蟲在隱生狀態(tài)下,可能會意外盜取其他生物的基因,這些基因多來自于細(xì)菌、真菌、古細(xì)菌以及植物,這或許是水熊蟲具備超強生存能力的原因。
但很快有科學(xué)家提出質(zhì)疑,認(rèn)為這個基因組數(shù)據(jù)被微生物污染了,結(jié)論并不可靠。他們重新選擇了一個耐受力最強的水熊蟲物種來做基因組測序,并在測序前進行了徹底滅菌。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這種水熊蟲來自外源生物的基因很少,只有1.2%,遠低于此前報告的結(jié)果。該結(jié)果證實,水熊蟲抵抗極端環(huán)境的關(guān)鍵基因來自于自身演化,而非其他外源生物。
科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn),與其他生物相比,水熊蟲擁有更多超氧化物歧化酶基因,以及更多拷貝的MRE11基因(用于修復(fù)DNA雙鏈斷裂的基因)。這些基因可以幫助水熊蟲減輕氧化損傷、修復(fù)DNA,從而起到保護自身的作用。此外,水熊蟲體內(nèi)還缺少了一些與環(huán)境應(yīng)激有關(guān)的基因,這可能也有助于它們渡過難關(guān)。但要想完全了解水熊蟲的基因組功能,還需要做更多的研究。
未來的月球霸主?
首先,從溫度方面來講,水熊蟲在隱生狀態(tài)下,一般可以忍受-272℃的低溫和150℃的高溫。月球表面的溫度在-180℃到160℃之間,所以僅從溫度上看,水熊蟲具備在月球上生存的條件。
其次,科學(xué)家們還在研究中發(fā)現(xiàn)了水熊蟲對抗極端環(huán)境的一件法寶——一種可以“防輻射”的蛋白質(zhì)(Dsup蛋白)。這種蛋白質(zhì)可以結(jié)合在DNA上,并作為“護盾”為水熊蟲抵抗輻射損傷。
綜上來看,假如人類宇航員再次登上月球并找到那些水熊蟲,把它們重新放到合適的條件下,它們也許會再次蘇醒。但是,人們并不用擔(dān)心水熊蟲會悄悄稱霸月球,處于隱生狀態(tài)的水熊蟲想要蘇醒就必須要有水和空氣,想要繁衍就必須要有食物,而月球并沒有能讓它們復(fù)蘇繁衍的條件。
對人類有威脅嗎?
雖然水熊蟲生存能力極強,但是它們僅僅是生活在苔蘚、潮間帶的生物,脫水和食物資源有限是其生存的重大威脅,而且水熊蟲還存在諸多天敵,比如線蟲、螨類、蜘蛛和一些昆蟲的幼體等。因此,人類不必?fù)?dān)心水熊蟲會威脅到自身安全。