俄罗斯科学家近日成功地让在西伯利亚永久冻土层中沉睡了2.4万年的微型轮虫(Bdelloid rotifer)“醒来”,再次引起了人们对极端环境下生命潜能的关注。这些微小的生物体在冰封状态下经历了漫长的岁月,如今重新焕发生机,这不仅是一项令人惊叹的科学成就,也可能为未来的农业,甚至是星际探索带来意想不到的启示。
什么是轮虫?为何如此特别?
轮虫并非僵尸,而是一种微小的无脊椎动物,被形象地称为“轮形动物”。 它们拥有环绕口部的纤毛,使其看起来像一个旋转的车轮,故此得名。与水熊虫类似,轮虫也是一种极端微生物,这意味着它们能够在极其严苛的环境中生存,例如深海热泉或太空真空。
发现过程:深入西伯利亚永久冻土
为了获取这些古老的生物,科学家们深入西伯利亚地区,采集了一块自更新世末期(约260万至11700年前)就已冻结的永久冻土样本。科学家们小心翼翼地解冻这些样本,令人惊奇的是,轮虫们开始恢复生命活动,并以无性繁殖的方式自我复制。
轮虫的生存秘诀:隐生状态
轮虫能够在极端条件下存活的关键在于一种名为“隐生”(cryptobiosis)的特殊状态。俄罗斯土壤科学物理化学和生物问题研究所的研究员、论文主要作者斯塔斯·马拉文解释说:“它们会暂停新陈代谢,并积累某些化合物,例如伴侣蛋白,这些化合物有助于它们在环境改善时从隐生状态中恢复过来。”
隐生状态是一种特殊的休眠形式,生物体需要经历这个状态才能在未来成功复活。这就像冬眠的动物需要做好充分的准备,而不是简单地睡一觉。充分的准备是成功唤醒的关键。
实验细节:从土壤中提取,难以区分新旧
为了研究轮虫,科学家们挖掘到地下约3.5米的深度,提取了一份完整的土壤样本,根据碳 dating 结果显示,这份样本的年代约为2.4万年。在利用特殊培养基解冻土壤后,科学家们很快就难以区分哪些是古老的轮虫,哪些是新生的后代,因为轮虫通过无性繁殖产生自身完全相同的克隆体。
潜在应用:低温生物学和未来农业
马拉文表示,研究轮虫等生物的隐生状态有助于推动低温生物学领域的发展。虽然理论上,这可能为人类带来类似的技术,但这仍然是一个非常遥远的想法,因为人类比微小的、相对简单的轮虫和其他极端微生物复杂得多。
除了轮虫,此前也有科学家成功复活了在冰冻状态下保存了至少1000年的苔藓、杂草和线虫等生物。未来,具有隐生特性的更强壮的植物可能会彻底改变农业和储藏方式,甚至可能陪伴人类前往火星。
火星农业的希望?
轮虫的复活,以及对隐生状态的研究,为未来的农业,特别是火星农业带来了新的可能性。如果能够培育出具有类似隐生特性的植物,这些植物就能在火星严酷的环境下生存,并在条件适宜时重新生长。这将极大地降低在火星上建立农业系统的难度,并为人类在火星上长期生存提供保障。
目前,我们拥有的仅仅是一些全新的、微小的轮虫在进行自我复制。但这仍然是一件非常酷的事情,它为我们打开了一扇通往未知世界的大门,也让我们对生命的潜能有了更深刻的认识。
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