北极发现永生生物,已经2。4万岁,还能进行自我克隆
"这些从永动土层中采集到的轮虫至少已经有2.4万年的寿命,解冻之后它们恢复地很好,依旧具有通过孤雌生殖繁殖的能力。"
来自俄罗斯冻土实验室的科学家们在世界顶级期刊Current Biology上公布了他们在冻土生物学方面多年的成果,这些来自西伯利亚冻土的原始生物,成功揭示了多细胞生物通过冷冻休眠活过漫长时间的可能。
隐生现象
轮虫是一种体型非常微小的多细胞生物,体长在0.04-0.2毫米之间,一般只有在显微镜之下才能见到它们的身影。轮虫的分布非常广泛,城市中的轮虫常聚集在污水处理系统中,依赖人类生活的有机物生存。而自然界中的轮虫的生活方式则较为原始,分布在江河湖海之中,潮湿土壤和苔藓丛中也少不了他们的身影。
池塘中的轮虫
在这次发现之前,隐生现象基本上是一种描述水熊虫的专有名词。这些只有0.1毫米的小生物,在隐生状态的加持之下,可以忍受150摄氏度的高温、接近绝对零度(-273.15摄氏度)的低温还有高压、真空和高辐射等恶劣环境。曾有水熊虫直接暴露在卫星轨道上十天之后,依旧有小部分成功复苏。
相对于水熊虫的"全能"耐性,轮虫的隐生状态则更加地转移。目前发现的这一批轮虫碳14年代测量结果高达2.4万年,即使经过了远超任何人类史的漫长年代,轮虫在解冻后依旧显示出良好的生命状态。
轮虫的繁殖
目前,生命在低温环境下的休眠模式大致可以分为两种。一种是短期休眠模式,生物会分泌防冻的蛋白质,这些蛋白质在南北极海洋鱼类、两栖类身体内部普遍存在。这些冷血生物在防冻蛋白的保护下,体内并不会结冰,可以在零下的环境内短暂生存。
还有一种就是轮虫这种长期休眠模式。为了对抗极度寒冷的环境和漫长的休眠时间,轮虫首先排除身体中的大部分水分,类似于《三体》中的"脱水"。脱水完成之后,生物体内的剩余的体液开始冻结,这占据了生物体内剩余的75%水分。而最后25%的水分则保存在细胞之中,细胞分泌出一种冰成核剂,使细胞外层可控制地结冰,从而保护细胞核内部脆弱的遗传物质。
慢速降温使细胞失水防止细胞损伤
再加上轮虫这种原始生物较为简单,本身对细胞冻结带来的伤害抵抗能力较强,因此构成了上万年休眠幸存的理论基础。孤雌生殖
孤雌生殖比较高端的形式主要在集群昆虫中发生,许多农业上的有害昆虫都可以直接通过没有经过受精的卵子繁殖后代。这些后代均为雌性,并且在遗传学上与它们的母代高度相似。这种生物繁殖方式由于没有引入外部基因,对外部环境的适应较弱,属于交配繁殖背景下的一种"备用方案"。
蜂王不受精卵细胞会孵化成工蜂
而在更加原始的六足动物和螨类生物中,孤雌繁殖可以作为"克隆繁殖"的同义词。虽然这种繁殖方式有悖于基因多样性,但是配合上这些原始生物对环境的超强适应能力,采用一个"通用基因模板"进行繁殖,也成了一个独特的解决方案。这也是为何在六足动物和螨类生物中,孤雌繁殖的重要性与交配繁殖完全相当。
这次从冻土中解冻的轮虫在解冻之后立刻进行孤雌繁殖行为也是一种非常少见的行为。一般来说,繁殖系统是生命最脆弱的单元。前文中提到的真空辐射实验中的水熊虫基本没有能够继续繁殖后代,轮虫的这个行为证明了冷冻隐生状态并不是单纯的单个生命的"苟活",对整个种族在灾难下的延续能力也有非同一般的意义。
总结
轮虫的隐生状态与人类想象中的"永生"状态还是有不少的差距的,作为进化程度较高的人类复现这种隐生状态在技术上也是难于登天。对于这种状态的研究价值集中在:
1.根据这种隐生机理,制作冷冻剂材料,用于冷冻食品和医疗药品,达到保鲜的效果;
2.为人类精子、卵子等长期冰冻保存技术提供一个研究方向,这项技术可能应用于未来的星际探索等。
如果非要说有什么当下的意义的话,1967年美国富豪贝德福德接受了冷冻实验,计划在2017年解冻复活。但是随着冻土生物学的发展,这位富豪苏醒的可能也越发渺茫。人类复杂的生物结构即是现在辉煌文明的载体,也是人类突破时间限制的牢笼,这大概也是自然界微妙平衡的一部分吧。
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