能抗真空輻射、極冷極熱 水熊或成首批星際旅行者

據英國廣播公司報導，有些物種是食肉動物，甚至同類相食，它們可以捕食其他的緩步類動物。水熊通過有性繁殖和無性繁殖來繁衍後代，這取決於具體物種。它們每次產下1至30隻卵。在有性生殖過程中，雌性會產卵，雄性會給它們受精。在無性繁殖中，雌性會產卵，然後在沒有受精的情況下發育。

出品|網易科學人欄目組 小小

人們正準備將生命從我們的太陽系擴展到整個宇宙中。但是，第一種進行星際旅行的生命形式可能不會是人類，甚至是大多數人都不認識的生物。科學家們計劃在第一次穿越奧爾特雲(太陽系周圍冰屑環)和進入星際空間的旅程中，讓體型微小、胖乎乎的粉色緩步類動物——水熊（tardigrades）充當主角。為什麼要選擇水熊？如果你以前聽說過這種八條腿的小動物，可能知道它們對宇宙中充斥的危險有著非常強的抗性性。

水熊看起來就像《愛麗絲夢遊仙境》（Alice in Wonderland）中的煙燻毛蟲（hookah-smoking caterpillar）。它們的體長從0.05毫米到1.2毫米之間不等，但通常不會超過1毫米長。水熊可以在任何地方生存，但它們喜歡生活在湖底的沉積物中，在潮溼的苔蘚或其他潮溼環境中。它們還能在各種溫度和環境中存活。

綜合分類信息系統（ITIS）數據顯示，緩步類動物中有超過1000種已知物種。貝克大學緩步類動物首席研究員威廉·米勒(William Miller)表示，這些生物非常豐富。在七大洲已經發現上千個物種，從最高的山脈到最低的海洋，都能發現它們的蹤跡。許多緩步類動物都生活在水裡，但在陸地上，你也可以在有苔蘚或地衣的地方發現它們。

水熊的嘴可以向外延伸，露出鋒利的牙齒，這些牙齒被用來抓取食物。它們會遊泳，使用腿部推動水熊向前獲取食物。為了維持生存，水熊會從海藻、地衣和苔蘚中吸收汁液。據英國廣播公司報導，有些物種是食肉動物，甚至同類相食，它們可以捕食其他的緩步類動物。水熊通過有性繁殖和無性繁殖來繁衍後代，這取決於具體物種。它們每次產下1至30隻卵。在有性生殖過程中，雌性會產卵，雄性會給它們受精。在無性繁殖中，雌性會產卵，然後在沒有受精的情況下發育。

雖然長得奇異可愛，但這些小動物幾乎堅不可摧。研究發現，水熊能在零下200攝氏度或超過148.9攝氏度的環境中生存。它們還能在輻射、沸騰液體、高達深海六倍壓力的條件下存活，甚至在沒有任何保護的情況下，也能在太空的真空環境下生存。

事實上，水熊甚至可以在人類滅絕之後繼續生存。哈佛大學和牛津大學的科學家們研究了未來幾十億年中發生某些天文事件的概率，包括地球上撞擊小行星、附近超新星爆炸以及伽瑪射線暴發等。然後，他們研究了這些事件可能會摧毀地球上最強壯物種的可能性。研究人員在《科學報告》雜誌上發表的研究稱，儘管如此災難性的事件很可能會使人類滅絕，但大多數水熊都會存活下來。

牛津大學教授、研究論文合著者大衛·斯隆（David Sloan）表示：「令我們驚訝的是，我們發現，儘管附近的超新星或大型小行星撞擊對人類來說是災難性的，但緩步類動物可能不會受到影響。因此，似乎生命一旦誕生，就很難被徹底消滅。大量的物種，甚至整個物種可能會滅絕，但整個生命將繼續下去。」

2007年，科學家們發現，這些微生物可以在寒冷、充滿輻射以及真空的外太空中生存。一個歐洲研究團隊還用FOTON-M3火箭將活體水熊上上地球軌道停留了10天。當水熊返回地球時，科學家們發現有68%存活下來。這怎麼可能？儘管據我們所知，水熊在太空中的生存能力是獨一無二的，但米勒堅持認為，它們並非是自己進化出這種能力的，而是這種生物來自外星球。更確切地說，水熊的太空生存能力是一種奇怪反應的結果，它們已經進化出了克服危及生命的缺水問題困擾。

在地球上某些最乾燥的地方，也可以找到水熊的身影。米勒說:「我從西奈沙漠的巖石下收集到活體水熊，那裡過去25年裡沒有任何降雨記錄。」然而，這些技術上屬於水生生物的水熊，需要一層薄薄的水來做很多事情，包括吃東西、交配或四處走動。沒有水，它們就像擱淺的海豚。但是，居住在陸地上的水熊已經進化出了克服乾旱維持生存的奇異解決方案：當它們的環境乾涸時，身體也會脫水。

水熊將進入一種被稱為脫水狀態，在這種狀態下，它們會萎縮，失去體內絕大部分水分（僅保留3%），並將新陳代謝速度降低到正常速度的0.01%。在這種狀態下，水熊只會堅持下去，什麼也不做，直到體內再次注入液體。當這種情況發生時，水熊就會像被重新澆水的海綿一樣復活，就像什麼都沒有發生過一樣。更令人驚訝的是，水熊可以在這種奇怪狀態下存活10年。

米勒表示，研究人員認為，有些水熊物種甚至可以在乾燥的環境中生存長達一個世紀。然而，水熊的平均壽命很少能超過幾個月。米勒說：「這聽起來很奇怪。即使這些水熊的生命只能存活數周或幾個月，但它的壽命卻可以延長許多年。」

那麼水熊如何在真空中保護自己？在乾旱的狀態下，水熊幾乎可以完全恢復。實驗室測試表明，水熊可以忍受完全真空環境，以及相當於最深海洋5倍的強烈壓力。緬因州聯合大學(Unity College)的緩步類動物首席研究員艾瑪·佩裡(Emma Perry)表示，其恢復力的確切來源仍是個謎。佩裡指出：「總的來說，我們對這個物種的能力知之甚少，特別是當我們談論分子水平的時候。」

但是科學家們已經了解到，當水熊進入它的脫水狀態時，它用一種叫做海藻糖的糖分子取代了部分細胞成分。研究人員認為，這種海藻糖分子不僅能取代水，而且在某些情況下，還能在物理上限制該生物體內殘留的水分子，防止它們在高溫和低溫的情況下迅速膨脹。這一點很重要，因為水分子的膨脹(比如當你被凍傷時發生的情況)會對大多數動物造成瞬間細胞死亡。

如何應對太空輻射？太空是致命的，不僅僅因為那裡處於真空狀態。在我們的保護大氣層之外，還有來自遙遠的超新星、太陽以及其他來源的致命輻射。太空輻射以有害帶電粒子的形式出現，它們可以嵌入動物體內，撕裂分子，比修復更快的速度破壞DNA。但水熊似乎對迎接太空生活做好了奇怪的準備。

據NASA太空輻射實驗室負責人彼得·圭多（Peter Guida）說，對於太空人(或水熊)來說，最大的輻射問題是被稱為活性氧的分子。電離輻射進入人體，鑽入含有氧氣的任性分子中。簡單來說，這些新輻照的分子會穿過身體，造成各種各樣的傷害。而在脫水狀態下，水熊產生了異常數量的抗氧化劑，可以有效地中和那些漫遊、邪惡的活性氧分子。

在一定程度上，正是由於這種天賦，研究人員發現，水熊可以抵抗更高的輻射劑量。水熊之所以能在高輻射劑量下存活的原因也是一個謎。然而，米勒指出了一個重要的理論：也許水熊曾被風吹起，並在地球的大氣中生存下來，進而進化出這種特殊能力。這不僅能解釋它們的韌性，而且還能解釋它們為何能在世界各地被發現。

國際自然保護聯盟沒有評估水熊的受威脅程度。但據《國家地理》報導，它們也不在任何其他瀕危物種名單上，在過去大約5億年的時間裡，它們經歷了5次大規模滅絕事件而倖存下來。這種韌性，再加上它們的微小體型(不到1毫米長)，使得水熊成為太陽系外第一次星級巡航的最佳人選。

美國太空網曾報導，這些水熊可以在雷射支持下，以相對速度(或接近光速的速度)前往太陽系的邊緣。這種太空之旅計劃包括在美國宇航局(NASA)的星光計劃(Starlight program)中，該項目的目標是利用光子將微小物體以極限速度推向鄰近的恆星。

水熊的這些特殊能力，使它們特別適合於太陽系外實驗：它們堪稱是超級脫水器和超級冷凍機。在極度脫水和寒冷情況下，水熊會縮成小團。當條件改善時，它們會補充水分(或融化體內的液體)，重新恢復生機。星光計劃的作者在他們的網站上寫道，這意味著，在不同的條件下，水熊可以周期性地被剔除、儲存和重新喚醒，以觀察它們的行為。

與此同時，線蟲（C. elegans）也成為這次旅行的最佳候選人，因為科學家們已經掌握了大量關於它們基因和行為的數據。它們體內只有1000個細胞，研究起來相當簡單。儘管它們體型很小，但它們可以觀察自己的環境，並從中學習以調整行動。而且，就像緩步類動物那樣，它們也可以被冷凍和恢復。

當然，這兩個物種都處於動物體型的低端。線蟲需要藉助顯微鏡才能觀察到，而水熊則是肉眼可見的。它們都足夠小，可以把帶上地球生命的微型宇宙飛船作為第一次星際之旅的載體。儘管這個計劃還未確定，但俄羅斯慈善家、突破攝星（Breakthrough Starshot）計劃贊助者尤裡·米爾納(Yuri Milner)表示，第一次星際旅行可能會在20年到25年內成為現實，其中一個目的地是我們最接近的恆星系統——半人馬座阿爾法星(Alpha Centauri)。

本文來源：網易科學人 責任編輯：郭浩_NT5629