1773年,德國一位動物學家在用顯微鏡觀察水樣時,驚訝地發(fā)現(xiàn)了一種運動緩慢、體積小小的八足動物,其身體就像是一種微縮版的哺乳動物。他決定將它命名為“小水熊”。3 年后,意大利一位生物學家將它命名為“緩步動物”。
水熊堪稱地球上最“堅韌”的動物之一。它們已經(jīng)在地球上生存了至少6 億年,在5 次大滅絕中都幸存下來。它們能抵御太空輻射,能忍耐海底火山噴口附近的高溫,哪怕是-273.15℃(絕對零度)的超低溫也奈何不了它們??茖W家戲謔地說,看來要等到太陽熄滅,水熊的末日才會到來。
科學家之前就知道,當面臨外界壓力時,水熊會蜷縮成球狀,進入深度休眠狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,水熊的腿回縮,代謝速度急劇減緩,自身幾乎完
全脫水。但水熊是怎樣進入深度休眠狀態(tài)的呢?這一直是一個未解之謎。
為了破解這個奧秘,科學家最近做了一系列實驗,讓水熊面臨包括過氧化氫、高糖、高鹽和-80℃低溫在內(nèi)的各種壓力條件。他們發(fā)現(xiàn),與其他動物一樣,受壓的水熊開始產(chǎn)生自由基。所謂自由基,是指含有一個未配對的多余電子的原子或基團。自由基具有高度的奪電子能力,會破壞其他蛋白質(zhì)或DNA 片段的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
科學家注意到,水熊的自由基會與在蛋白質(zhì)生產(chǎn)中使用的一種氨基酸——半胱氨酸反應(yīng)。當科學家阻止自由基與半胱氨酸反應(yīng),或阻止自由基氧化半胱氨酸時,水熊就不能進入休眠狀態(tài)。也就是說,半胱氨酸就像是一種調(diào)節(jié)感應(yīng)器,它讓水熊感知環(huán)境,并且對壓力做出反應(yīng),反應(yīng)形式之一就是進入休眠狀態(tài)。
自由基與許多老年疾病都有關(guān)。因此,科學家希望對水熊進行更深入的研究,以揭示衰老之謎。此外,或許這種研究會啟發(fā)科學家解決在長期太空飛行中讓宇航員(航天員)進入休眠的難題。
要想破解水熊的生存之道,還需要更多研究。例如,當水熊看起來都死翹翹了,它們又怎樣從深度休眠中醒過來?或者說,水熊何以做到停止新陳代謝(這就相當于死了),然后又重啟新陳代謝,繼續(xù)活下去?
而且,進入深度休眠狀態(tài)并非是水熊應(yīng)對壓力的唯一手段??茖W家需要進行更多探索,才能揭示水熊的全套生存秘笈。例如,為了忍受極低溫,水熊并不會進入深度休眠狀態(tài)。但科學家發(fā)現(xiàn),當他們阻斷自由基對半胱氨酸的氧化時,極低溫就會殺死水熊。換句話說,半胱氨酸在水熊忍耐極低溫方面也起了作用。這表明,半胱氨酸不僅僅在水熊的深度休眠中發(fā)揮作用,還左右水熊的整體生存能力。