水熊蟲將佔領月球?

2021-01-18 賽先生

太空是極度缺水、缺氧，又有輻射的真空狀態。由於水熊蟲聲名在外，早在2007年就被美國宇航局的奮進號（Endeavour）帶去太空。而最近這一次，以色列登月艇在月球著陸失敗並墜毀，把數以千計的水熊蟲「打翻」在月球上……

撰文 | 梅寶

編輯 | 小賽

2019年4月，一架來自以色列的登月艇「創世紀」（Beresheet）在月球上著陸失敗。雖然以色列沒有獲得「世界上第四個成功抵達月球的國家」的美譽，但是它在月球上留下了一些耐人尋味的「印跡」，比如來自非營利組織——拱門任務基金（Arch Mission Foundation）第一個月球圖書館（lunar library）中的水熊蟲（tardigrades）[1]。


拱門任務基金的願望是很宏大的，口號是「為地球的未來保護知識和物種」。「月球圖書館」就是其中的一個計劃，即在月球上的圖書館。為此，「創世紀」的登月艇裡包含了三千萬頁有關人類文明的資料，通過納米壓縮科技，存放在120毫米的DVD裡。除此之外，還有1億個關於人類、植物、微生物的細胞，用於未來種族的延續。其中還特別包裹了上千隻脫水後的水熊蟲，用於科學研究。[2]


（圖源：giphy）


「地表最強生物」

來個它的標籤，或許你就明白了，水熊蟲號稱「地表最強生物」。為什麼這樣說呢？水熊蟲雖然大多生活在普通的潮溼環境裡，但是上至喜馬拉雅山脈的5546米高，下至南極洲的海洋底部，均有它的蹤跡，可想而知，它的生存耐受能力有多強了。那這次它能不能在月球上存活下去呢？此前，科學家對它的耐受能力做了一系列「慘無蟲道」的試探。


據研究，水熊蟲能在151 °C環境下能生存幾分鐘，在−200 °C環境下可以生存幾天[3]。能在這樣極端的溫度下生存，讓39°C高溫下汗流浹背的我，心裡暗暗生出了一絲絲羨慕的情緒。不僅如此，水熊蟲能承受真空的極低壓力，也能承受將近1200倍大氣壓力的極端高壓[4]。這還不算完，在乾燥脫水的狀態下，水熊蟲能生存將近三十年，之後如果給與水，它還能繼續發育繁殖[5]。


在缺水的時候，水熊蟲可以進入隱生（cryptobiosis）狀態。隱生是部分生物體在乾燥、冷凍、缺氧等不利環境條件下進入的一種代謝狀態。在隱生狀態下，絕大部分代謝過程都會停止，不再發育和繁殖。當環境條件恢復到適宜的狀態時，生物體將恢復到隱生之前的代謝狀態。還記得前不久圓明園古蓮種子開出蓮花的新聞不？這其實和植物種子先保存實力，到合適的時機再發展，是一個道理。


有科學家對水熊蟲應對缺水環境的分子水平機製做過研究。發現在缺水環境下，海藻糖（trehalose）對於穩定細胞中的蛋白質和膜結構起到了重要作用，同時海藻糖也可以儘可能的和水分子結合，保留僅有的水分。當乾燥的時候，失水會引起活性氧的形成，可能會損傷DNA。水熊蟲似乎產生了很多抗氧化物質，比如維生素C和E[6]。


水熊蟲在對抗極端溫度、高強度輻射、缺水、缺氧等情況下為何表現如此「優秀」，背後的機理還有哪些？目前我們還不是很清楚。


佔領月球？

其實這並不是水熊蟲第一次被帶入太空。太空是極度缺水、缺氧，又有輻射的真空狀態。由於水熊蟲聲名在外，早在2007年就被美國宇航局的奮進號（Endeavour）帶去太空。當奮進號返回地球之後，科學家通過檢測發現，水熊蟲存活著，而且有的雌性水熊蟲還在太空中產了卵，新孵化出來的水熊蟲依舊健康[7]！



水熊蟲登月（感謝程媽媽繪製插圖）


月球的環境對於生物而言，是比較艱苦的，主要是缺少液態水和沒有穩定適宜的溫度。根據之前的探測，月球的表面幾乎沒有液態水的存在。液態水可以作為生物體內化學反應的介質和溶劑，對於生物化學反應的正常進行，有著必要且基礎的作用。另外，月球沒有大氣層，晝夜溫差很大，白天最高溫度可達160℃，晚上最低溫度可達-180℃[8]。這樣的溫差對於大多數生物化學反應並不友好——反應需要酶的參與，而酶發揮作用需要適宜、穩定的溫度。這樣看來，水熊蟲在月球上沒戲了唄？也不盡然。


月球上有少量的冰，在熔巖中也有極少量的水。做個假設，「創世紀號」墜毀，月球圖書館的壓縮晶片有部分缺漏，釋放出了乾燥的水熊蟲。一部分水熊蟲在月球表面休眠，等待著將來月球大環境發生改變，迅速繁殖佔領月球。極少部分水熊蟲撞進了冰或者熔巖中，在那裡發育和繁殖，這個過程可能會產生液態水，反過來改善月球的局部環境，出現更多的水熊蟲，甚至是其他生物。當然，這都是想像啦，誰能擁有一雙預知未來的眼睛呢？正因為未知，才更讓人覺得著迷吧〜


小賽開腦洞：也許在幾十億年前，某個外星文明登陸地球失敗，不小心打碎了一個裝著「水熊蟲」的罐子，於是……

參考資料

[1] https://www.bbc.com/news/newsbeat-49265125

[2] https://www.archmission.org/

[3] Horikawa, Daiki D (2012). "Survival of Tardigrades in Extreme Environments: A Model Animal for Astrobiology". Life in Extreme Habitats and Astrobiology. 21. pp. 205–17.

[4] Seki, Kunihiro; Toyoshima, Masato (1998). "Preserving tardigrades under pressure". Nature. 395 (6705): 853–54.

[5] Guidetti, Roberto; Jönsson, K. Ingemar (2002). "Long-term anhydrobiotic survival in semi-terrestrial micrometazoans". Journal of Zoology. 257 (2): 181–87.

[6] Thomas C. Boothby；Hugo Tapia（2017）. 「Tardigrades Use Intrinsically Disordered Proteins to Survive Desiccation」. Cell. volume 65, issue 6, p975-984.

[7] http://www.bbc.co.uk/nature/12855775

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Moon


文章頭圖及封面圖片來源：sierraclub.org

啟蒙·探索·創造

如果你擁有一顆好奇心

如果你渴求知識

如果你相信世界是可以理解的

歡迎關注我們

投稿、授權等請聯繫

saixiansheng@zhishifenzi.com

相關焦點

  • 動物科普 | 水熊蟲將佔領月球?
    水和生物的存在從目前的的情況來看月球並不適合人類生存月球沒有大氣層的保護表面處於真空狀態沒有空氣、沒有水白天最高160℃夜間最低雖然人類沒有發現月球上任何土著生命的跡象但並不意味著月球上沒有生物今年4月份以色列的貝雷帽登月船
  • 地表最強「水熊蟲」登陸月球,能存活多久?
    地球上生命力最頑強的生物要「定居」月球了？據外媒報導，今年4月，以色列一家私人企業發射的登月探測器在接近月球時發生墜毀，但其上搭載的數千份水熊蟲樣本或有幸著陸月球。不過，和通常人們對於生物在地外空間生存機率的擔憂不同，得知這個消息的全球網友們卻並不擔心水熊蟲是否能存活，問題只在於時間長短——10年，20年，還是100年？
  • 水熊蟲代替人類完成一項壯舉,或將成為月球第一批「居民」
    而且它還有很強的輻射耐受力，這就是水熊蟲，之前我們在蟻人2中已經目睹過水熊蟲的真身。這個小傢伙在地球上已經生存了5億年了，它之所以再次進入我們的視野，是因為它代替人們完成了一項看上去不可能完成的任務：那就是水熊蟲已經先人類一步，在月球上定居了。
  • 這些緩步類動物(水熊蟲)能在月球上的迫降中倖存下來了嗎?
    遇到一隻緩步類動物，也被稱為水熊。2019年4月22日，數千隻脫水的水熊被送往月球。他們很可愛，對吧?（圖源：科學之眼/科學資源/科學新聞）緩步類動物——也被稱為水熊——是地球上最堅韌、最具韌性的動物之一，儘管它們的體型很小，不到一毫米長。眾所周知，它們幾乎可以在任何環境中生存，甚至是在太空（真空狀態）中。
  • 如何殺死水熊蟲:一隻水熊蟲的自述
    我們對食物的索求不多平時就是吃點苔蘚和地衣一點點就夠我們活很多年喜馬拉雅山脈也發現過水熊蟲搭乘水熊蟲的飛船在19年迫降於月球燭龍大人發了話他最痛恨的就是卑鄙的告密者雖然獎勵了食物但不代表不去懲罰其告密行徑愛憎分明是他的個性賞罰分明是他的職責於是小翠被送往了月球在那裡他將度過黯淡的餘生
  • 地球最強生物水熊墜落月球或倖存 水熊蟲生命力在地球堪稱孤獨求敗
    地球最強生物水熊墜落月球或倖存 水熊蟲生命力在地球堪稱孤獨求敗時間：2019-08-09 11:33   來源：今日頭條   責任編輯：莫小煙 川北在線核心提示：原標題：地球最強生物水熊墜落月球或倖存 水熊蟲生命力在地球堪稱孤獨求敗 8月7日，媒體報導隨著以色列探測器4月在月球表面墜毀，探測器上攜帶的微型動物水熊或在月球倖存
  • 水熊蟲是「地表最強」生物?它當之有愧
    筆者-菲君此前，以色列發射的首個登月探測器「創世紀」因登月失敗將一批水熊蟲遺留在了月面上，不少人相信，水熊蟲你那個作為地表最強生物很快就會適應月球的惡劣環境
  • 水熊蟲在極為惡劣的外星環境中,為何也能生存?
    在今年4月份，一臺名為「創世紀號」的登月探測器成功抵達月球，它來自以色列，也是以色列發射的第一臺登月探測器，不過，正當地面的人們密切關注「創世紀號」的一舉一動，等待著「創世紀號」觸月成功的時候，意外卻發生了，在距離月球表面不足10公裡的地方，「創世紀號」突然發生了故障，在月球表面墜毀，與地球失聯。
  • 「水熊蟲」會是首批實現星際移民的旅客嗎?
    其實月球上早已經有了地球的生命，比如說2019年的4月12日，以色列「SpaceIL」公司的月球探測器「創世紀號」,不幸就在月球登陸的過程中墜毀與地面失去了聯繫。一方面，「創世紀號」月球探測器是第1個由私人贊助的航空探測計劃，一旦成功，以色列也將成繼美國、前蘇聯和中國後，第4個成功實現在月球軟著陸的國家。
  • 什麼,你說地表最強生物水熊蟲已經上月球了?
    本周好消息：人類在月球上發現生命的概率突然飆升！水熊蟲「登月」抗性超強、仿佛能活到世界盡頭的傳說生物水熊蟲登上月球了？這條引人遐想的消息成為了本周的熱門新聞。請注意，這張圖不代表實物（這件事本身其實發生在今年4月。2019年4月11日，來自以色列Space IL的登月飛船「創世紀」（Beresheet）在月球著陸失敗並墜毀。
  • 水熊蟲又進化了!科學家發現新種水熊蟲,可將致命紫外線轉為良性藍光!
    值得一提的是，水熊蟲的物理（機械）防禦方面依然是渣渣，一根手指頭就能碾死它。 發表在《生物快報》的一項研究報告稱，印度科學研究所的生物化學家桑迪普·埃斯瓦拉帕（Sandeep Eswarappa）團隊一直在研究緩步動物門所使用的生存機制，於是在研究所的苔蘚裡抓了一把標本，回到實驗室裡篩選出一批水熊蟲，然後將水熊蟲暴露在一些極端條件下。
  • 什麼,你說地表最強生物水熊蟲已經上月球了?|一周科技
    抗性超強、仿佛能活到世界盡頭的傳說生物水熊蟲登上月球了？這條引人遐想的消息成為了本周的熱門新聞。2019年4月11日，來自以色列Space IL的登月飛船「創世紀」（Beresheet）在月球著陸失敗並墜毀。這艘飛船上攜帶了一些特別的東西，這包括微雕在鎳制薄片上的巨量文字資料，一些人類DNA樣本——以及處於脫水狀態的水熊蟲。
  • 「創世紀」號飛船意外墜毀,攜帶的水熊蟲失蹤,它們已侵入太空?
    比如，在航海通商之餘，一些物種也被偶然帶到另一片土地，由於缺乏天敵的威脅，它們快速繁衍，從而打破了該地區的生態平衡，人們將這種現象稱為「物種入侵」。時至今日，物種入侵的現象仍受到關注，並且困擾著很多地區，之前小龍蝦也曾對我國很多地區造成了威脅，在「吃貨」們的幫助下才順利解決了問題。
  • 水熊蟲:一個神奇的物種
    原來它們只是熊狀的蟲子，通常在水裡或潮溼的苔蘚上生活，由於樣子長得像熊，科學家才叫它們「水熊蟲」。水熊蟲的生命力超強，能在冷凍、水煮、風乾的狀態下存活，甚至……它還能在真空中或者放射性射線下存活。如果有一天地球毀滅了，如果你說會有什麼生物生存下來，那麼我一定會說是水熊蟲。世界上最成功的生物，水熊蟲當之無愧！有研究人員想要揭示水熊蟲在極端環境下的生存策略，就要研究水熊蟲的基因組，因此，要對水熊蟲的每一個基因都進行分類。結果，科學家發現水熊蟲具有另一個非同尋常的特點：它們不是從自己祖先那裡繼承所有基因，其中將近17.5% 的基因組是由外源DNA構成。
  • 與太陽同壽的水熊蟲
    ，水熊蟲會停止一切新陳代謝，進入「隱生狀態」。曾經有一隻經過水合後重生的水熊蟲，科學家們利用碳十四測定後發現該水熊蟲隱生了超過120年。聽起來雖然不可思議，但其實隱生狀態中的水熊蟲沒有任何抵抗物理傷害的能力。如果有其他生物將它們作為食物給吞吃下肚，或者刻意用物理手段將它們的身體碾碎，它們也是會死的。
  • 地球上最強的生物:水熊蟲
    不管你願不願意相信，地球上都有一種不會死的生物，這種生物叫做「水熊蟲」。水熊蟲是一種微生物，可能是由於樣子比較像熊，所以叫做水熊蟲。它的名字裡面有一個水字，並不是因為生活在水中，而是它和永生的秘密有關。
  • 水熊蟲:對付脫水有秘訣
    但有一種動物，科學家確信絕對可以免於一死，那就是水熊蟲。水熊蟲是一種非常小的蟲子，最小只有50微米，最大也不超過1.4毫米。你必須用顯微鏡才能看清。在顯微鏡下，它的樣子看起來像一頭憨態可掬的熊，故得其名。在生物學分類上，水熊蟲屬於緩步動物，有900多個品種。
  • 水熊蟲之「死「
    但自然界中，偏偏存在著一些動物，它們竟然違背了基本法，水熊蟲便是如此。水熊是我們的老朋友，它們體型極小，大部分不超過1毫米。雖然小，但依然可以滿足我們，因為它擁有一項逆天的能力，那就是當周圍環境乾燥時，它們可以將身體的含水量從通常的80%減少到百分之幾，並蜷縮成圓桶狀，進入了一種三體人的脫水狀態，仿佛死去一般，靜靜地隱忍蟄伏。
  • 如果人類要移民火星，那麼和水熊蟲的基因改造是必然的嗎？
    在過去基因改造只出現科幻小說裡，如今我們已經將這種技術運用到醫療科研中。而科學家認為，若道德層面允許，人類不得不基因改造，那麼最佳借鑑的基因，或許就是水熊蟲的基因。在這次為期12天的任務中，水熊蟲要麼部分處於真空狀態，要麼部分處於輻射狀態。雖然真空和紫外線輻射對這種生物造成了一定的損傷，但回到地球補充水分後，有的水熊蟲奇蹟般存活下來，而且據傳還在任務期間產卵。在2019年，因為一次意外，水熊蟲被遺留在了月球，目前尚不清楚它們的命運如何，或許不久的將來，它們可能會成為另一種生物。
  • 如果人類要移民火星,那麼和水熊蟲的基因改造是必然的嗎?
    在過去基因改造只出現科幻小說裡，如今我們已經將這種技術運用到醫療科研中。而科學家認為，若道德層面允許，人類不得不基因改造，那麼最佳借鑑的基因，或許就是水熊蟲的基因。世界上最頑強的生物水熊蟲是地球上最頑強的動物，已經進化到幾乎可以在任何地方生存。水熊蟲也叫水熊，是緩步動物的俗稱，很小，很胖，除了頭部，還有8隻腳，走起路來和熊很像，可愛的模樣，就有了「水熊」和「苔蘚小豬」這樣的綽號。