揭秘神奇鹵蟲生存之道:低濕休眠可維持萬年生命

新浪科技訊 北京時間1月8日消息，據國外媒體報導，鹵蟲是一種能在極端環境下存活的神奇生物，它曾兩度隨太空飛船帶入宇宙空間接受實驗，並在隨船返回地球時繼續孵化發育成熟。鹵蟲常見於鹽灘和鹽水湖中，已有1億年生存歷史，由於體內共生細菌偏好鹽分，因此它們對鹽也有獨特喜好，能夠經受住鹽濃度達50%的鹽水。鹵蟲用途廣泛，可以用作魚食，也可直接食用，甚至對醫藥研究有借鑒作用。

它們像天外來客一樣，跟隨飛船穿越大氣划過長空，降落在地球這顆藍色星球上。在飛船深處，整齊穩妥地安放一排排熟睡的“宇航員”，它們每個都蜷縮在保護中，在這裏它們或許已經存活了一萬年。這群“宇航員”不是普通的太空旅行者，在陸后的幾周內，它們會破而出，發育成為五臟俱全的海洋怪物：鹵蟲。它們通體呈三文魚式的粉色，長三隻眼睛，十一對扁平附肢不停地揮動。

這不是小，是1972年發生的真實故事，飛船中沉睡的乘客就是鹵蟲。鹵蟲又被戲稱為“海猴”，這次它們隨“阿波羅16號”登月任務結束一同返回地球。科學家用飛船將鹵蟲帶到太空，以檢測宇宙輻射對它們生的影響。這個實驗對實驗對象要求非常苛刻，實驗品必須具備几乎堅不可摧的特質。能夠勝任這次實驗任務的可能非鹵蟲莫屬。

哪怕被暴曬、火烤、浸入酒精、剝奪氧氣、用紫外線照射、用105攝氏度水煮、或者冷卻到近對零度，鹵蟲也不會一命嗚呼。它們甚至能經受住溶解人類肉體的極端PH酸鹼度，能在濃度為50%的鹽水或殺蟲劑中存活下來。在太空的真空中，或者海底6000米以下的高壓環境下，它們還是能和小伙伴們一起愉快地玩耍。下面，科學家帶你探密鹵蟲的生存之道。

太空中充斥被稱為宇宙射線的高能粒子，它能撕裂細胞、組織和鋁製飛船壁。月球就是研究宇宙射線影響的佳場所。在“生物堆1號”實驗中，科學家將鹵蟲胚胎、植物種子和細菌芽孢一同，放入輻射敏感材料層中。任何穿透該生物堆的射線都會在探測層上留下印跡，這樣一來，美國宇航局科學家就能確切知道射線撞擊的是哪個乘客。在這110個接受了無數宇宙射線照射的鹵蟲胚胎中，許多都孵化出來，盡管其中有不少畸形。一些孵化的鹵蟲還持續長大，成為完全的成蟲。同年年底，“阿波羅17號”飛船又飛往月球，科學家藉此機會又進行了“生物堆2號”實驗。實驗結果與前一次雷同。令人們好奇不解的是，鹵蟲看起來如此脆弱，附肢輕飄飄地晃蕩，觸鬚細長細長，是什麼秘笈令它們堅不可摧？

盡管被戲稱為“海猴”，鹵蟲並不生活在海洋中，它們常見於鹽灘和鹽水湖中，廣泛分佈於尤他州的大鹽湖和裏海中，已有1億年生存歷史了。鹵蟲也叫鹽水豐年蝦，但不是蝦，與蝦同屬甲殼綱。它們體形微小，身長僅15毫米，以濾食水中的水藻為生。鹵蟲游動時頭尾顛倒，靠附肢進行呼吸，雌性鹵蟲能進行孤雌繁殖。鹵蟲的一個重要特質是，對鹽有獨特喜好，能夠經受住鹽濃度達50%的鹽水，這一濃度的鹽水遠比鹽濃度為3.5%海水要咸。

不過，這裏有個玄機：如果一直生活在水池中，就總有被曬乾的風險。鹵蟲的棲息地鹽灘和鹽水湖常常會幹涸消失很長一段時間，有時是數月，有時是數年，有時是數十年。看起來這是個嚴重生存問題，不過鹵蟲不怕。在生存環境適宜時，雌性鹵蟲會下薄的卵，並立即孵化。一旦食物稀少難尋，或者鹽濃度升高，它們就會採取B計劃：下硬的“包囊”，每個包囊都含有几乎發育完全的幼蟲。這些包囊能夠經受住接近完全脫水的惡劣環境，喪失97%以上的水分。這時候，它們的生命進程就會停止，進入一種被稱為“低濕休眠”的假死狀態。養過鹵蟲當寵物的人知道，只需加水就能讓胚胎復活。包囊能在不到24小時的時間裏，體重增大1.4倍，之后孵化出完整大小的幼蟲。在孵化伊始時，它們僅有一個原始眼，之后長出兩個構造更複雜的眼睛。這是鹵蟲在極端環境中的極端生存方法，不過很起作用。在上世紀90年代，石油勘探人員在大鹽湖附近開採石油，結果在兩片鹽層中挖掘出一大塊包囊。工作人員好奇這些生物的孵化方式，就把它們浸在水中，結果發現一些的確孵化了。經放射性碳年代測定，科學家估測這些鹵蟲已經在那裏躺了一萬年。它們是如何僥倖生存下來的呢？

水是細胞內部液體的組成部分，是維持生命的化學反應不可或缺的。因此，一旦細胞脫水，生命進程就會暫停。對於大部分動物而言，體內失水都是致命的。人類最多隻能失去15%的身份水分，很少有動物能在失水超過50%的情況下還能存活。一旦失水，細胞內的分子就會失去三維網絡，蛋白質、糖份和染色體都會扭曲損壞。鹵蟲面臨的挑戰是，讓細胞分子能在失水時保持形狀。為此，鹵蟲的完美解決方案是：將細胞轉變為固態糖。包囊中攜有一種獨特的糖“海藻糖”，占包囊重量的15%，它形成一種類似窗戶玻璃的固體。這種“矩陣結構”可支撐起蛋白質和膜，維持它們的結構並將它們各就各位凍住。海藻糖是一種神奇的成分，它令大多數微生物能夠進入假死狀態，如所向披靡的緩步類動物、一些蟲，以及美洲睡搖蚊。就其本身而言，海藻糖僅有助於鹵蟲對抗脫水環境。然而，這可能也是鹵蟲其它本領的關鍵因素。或許，放棄水分也有一些想不到的好處。人類喜好溫暖的環境，在這種環境下，水是生命之源。但是，如果水被過度冷卻或加熱，它就會致命。冰晶會像小刀一樣，將細胞從內往外刺破。液態水在臨近冰點或沸點時會膨脹，同樣有致命的后果。如果排干水分，就意味排除了這些威脅。此外，輻射的影響也不會太大。通常，宇宙射線會與體內的水分子相互作用，大量釋放高活性氧形式，如類似漂白劑的化學物。這些化學物會在細胞和組織中四處亂竄，一路摧毀過去。而脫水的鹵蟲胚胎就避免了這種損傷。盡管如此，脫水也不是個萬全之策，它無法保護DNA不受宇宙射線的直接射傷，或防止蛋白質在加熱時不被破壞。為此，鹵蟲包囊又進化出其它一些生存技巧。

為什麼生物進化令鹵蟲如此靈活有韌性？看上去它們是生活在有害的地方，事實上它們在那裏相安無事。鹵蟲的棲息地是鹽湖，那裏環境惡劣被稱為“死亡之海”，例如，大鹽湖的鹽濃度為5%到27%。大鹽湖位於一片平坦盆地的底部。從1963年到1986年，大鹽湖擴大了近60%。生活在大鹽湖的生物必須能夠應付那裏的高強度紫外線輻射，以及缺氧帶來的窒息。可以想像，僅有一小部分動物能夠經受這種極端環境。除了兩種鹽水蚊外，這片鹽湖几乎就是鹵蟲的天下，這意味它們在這裏完全沒有天敵。

不過，鹽分對鹵蟲的影響也不完全是正面的。面對過多的鹽分，鹵蟲的細胞也難以應對，它們只能將鹽分泵出體外，並利用堅硬的外骨骼阻止鹽分滲入，這一過程非常消耗能量。鹵蟲的食譜也與不同。由於賴以為生的是難吃的有害藻類，鹵蟲不得不處理好與腸細菌的關係，利用它們消化食物。法國蒙波利埃大學研究人員奧德拉德-諾格猜測，可能是這些微生物小伙伴偏好鹽，而不是鹵蟲本身喜好鹽分。諾格研究團隊於2015年9月發表相關研究成果。諾格及其同事在無菌環境中養殖鹵蟲，讓它們擺脫腸細菌，再把它們放到不同鹽濃度的水中。同時，她也對擁有腸細菌的鹵蟲進行了同樣的實驗。結果顯示，無菌的鹵蟲在低鹽環境中生存得更好一些，而帶菌鹵蟲則需要更多的鹽分。在諾格看來，這意味鹵蟲已淪為體內共生小伙伴的受害者了：鹵蟲無法脫離這些腸細菌單獨生存，而這些細菌又熱衷鹽分，因此鹵蟲也不得不忍耐鹽。

盡管環境充滿挑戰，但是在高鹽水中生存還是很有益：這裏富含藻類且沒有天敵。在大鹽湖中，鹵蟲數量高達數十億。每年夏天，雌性鹵蟲會在這裏大量卵，等到次年春天鹽湖回暖，數十億小型幼蟲從中開始孵化。在10月到次年1月間，在這裏可以收穫9000噸鹵蟲卵、幼蟲和成蟲，相當於45個足尺寸的藍鯨。這意味這裏商機很大。由於鹵蟲具有快速恢復能力，因此它們的包囊被真空包裝或罐裝好，銷售到全球各地。孵化24小時后，幼蟲就可被喂給魚類。鹵蟲還可以直接食用，有建議稱可將鹵蟲用作長期太空旅行食物。醫藥界也對鹵蟲包囊備感興趣。(彬彬)