地球上惟一冻不死的动物:极地冰虫
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【菜科解读】
极地冰虫生活在终年积雪的冰川地带。
在美国阿拉斯加、英国哥伦比亚和俄勒冈州*近极地的冰川区都可以发现它们身影。
它们个头非常小,在雪地里就像一丝细细的小黑线。
它们可能是世界上最不怕冷的动物。
在冰川地区刺骨的寒温下,菜科网,其他动物几乎被冻成冰棒,甚至连细胞都冻得“咯咯”作响。
然而这种低温对于极地冰虫来说却是最舒适的生活环境。
科学家发现,冰虫的细胞膜和细胞酶在低温下正常新陈代谢,细胞膜保持固有的弹性。
科学家曾把几只冰虫放在冰箱里研究。
两年过去了,不吃不喝的冰虫在冷藏室里依然顽强地生存着。
但冰虫也有致命的缺点———怕热。
冰虫抵御高温的能力异常脆弱,只要温度高于四摄氏度,冰虫细胞膜就溶化,细胞内的酶也化成一堆干草模样的粘稠物。
围绕冰虫的众多难解之谜中,最令人匪夷所思的是冰虫可以在固体冰块中自由穿行。
谁也不知道它们是怎么破冰而出。
有的科学家说,冰虫可能顺着冰中的缝隙钻出冰面;还有的人猜测冰虫有破冰术。
多名生物学家猜想,冰虫体内可能含有化冰物质。
每当它们穿冰而行时,体内细胞释放出能量,把周围的冰块融化,形成一条通道,就像是“滚烫的刀子切化了黄油”。
北极熊厚厚的皮毛使它与外界低温隔绝,自身又可以储存能量。
南极鳕血液内有防冻剂,使它在冰天雪地中照常生活。
然而浑身赤裸、微小的冰虫*什么来保暖,甚至穿冰?生物学家普策尔说:“当温度下降时,冰虫体内马上制造能量。
就像往油箱里加汽油。
”
冰虫的生活方式也充满奥秘。
它们总是生活在终年积雪的冰川地带,行踪隐秘。
一到夏天大规模的冰虫就破冰而出,出来搜寻食物。
据寻找冰虫的研究者说,稍不留神就可能踩死上万只缠绕在一起的冰虫。
冰虫日落而出,日出而息。
夏天太阳升起之前,冰虫纷纷躲回冰层。
太阳落山后冰虫从洞穴中出来,搜寻海藻、花粉和其他可以消化的残渣作食物。
所以它们的学名叫“solifugus”,即躲避太阳。
但至今为止,没有人知道冰虫如何在地底过冬。
一到冬天冰虫似乎绝迹。
科学家怀疑它们躲在雪底冬眠。
不过最近研究者发现如果挖的足够深,在冬天也可能看见冰虫。
美国两名生物学家曾多次到终年积雪的雷尼克山中挖冰虫。
他们至今找到的冰虫都藏身在3米以下的地洞中。
冰虫被称为地球上惟一冻不死的生物,具有科学家理想中外星生命的特质。
科学家认为冰虫这种罕见的耐寒体质可以证明在外星球上也可能存在像冰虫一样的耐寒生物。
2005年,美国宇航局(NASA)出资20万美元资助冰虫的研究项目。
NASA认为冰虫能够在如此恶劣的环境中生活自若,本身就证明木星的冰球或者其他星球上可能也存在类似的外星生物。
《国家地理杂志》认为,冰虫在器官移植方面的价值远比它所代表的外星生命更有现实意义。
冰虫细胞能够在低温下保持正常新陈代谢。
而移植的器官在冷藏过程中却消耗能量,快速萎缩。
如果冰虫新陈代谢的秘密能够揭开,医生就可以用化学和药物使器官保存更长久。
但很少有人关注。
近年来全球变暖使极地动物濒临灭绝,冰虫才慢慢进入研究者的视线。
美国华盛顿一所大学的生物研究生本·李把冰虫选为自己的毕业论文课题。
李说:“冰虫现在是炙手可热,对于它的研究几乎空白,然而它却是如此奇妙。
海洋微物种发现地球上可能存在三域外物种
我们星球上大部分的物种并非日常所见的动植物,而是看上去像是一个个单一细胞的低等生物体,如果要判断它们在演化树上处于什么位置,生物学家们需要在实验室里培养它们,等有了足够的DNA后再进行基因分析。
但艾森表示,这里的问题是,这些物种的绝大部分,差不多占所有物种的99%,都没法在实验室里被培育,“它们就像是生物宇宙里的暗物质。
” 为了探寻生物的“暗物质”,艾森展开了和世界上最出名的私人基因研究所——文特尔研究所的合作。
对于这项探究“暗生物”的挑战,他和他的同事们采用了一种现在很前沿的研究方法,叫做“宏基因组学”(微生物环境基因组学)进行研究,传统的微生物基因序列分析需要在实验室里培养微生物,但用宏基因组学,可以直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,那就可以避开有的微生物很难在实验室里培养的难题。
艾森表示,加上这种方法,无论是环境中采集的还是实验室里培养的,现在没有DNA序列是测不出来的。
这个发现十分惊人,其可能改写从上世纪90年代以来延续的主流生物分类学法。
研究是加州大学戴维斯分校基因中心的艾森(JonathanEisen)领头所做。
他与同事们提取了一部分海洋水样本中的DNA进行分析,发现这些样本基因序列十分不同寻常,和人们平时所知的细胞生物似乎关系非常疏远,完全像是来自另外一个全新的生物域。
二、假设迷雾重重 在此次研究中,艾森和文特尔提取了“全球海洋取样考察”(GlobalOceanSamplingExpedition)中采集的海水样品,通过宏基因组学分析,发现其中有一些基因序列和此前所知的彻底不一样,无论如何也放不进现有的演化树中。
“问题是,它们是哪儿来的?”艾森说。
目前还没有一个科学家能够解答得了,这些基因不知道到底是属于什么生物。
不过,艾森表示,现在出现了两种假设,一种是这些基因序列来自一些很与众不同的病毒,而另一种假设则更为令人惊讶,这些神秘的基因序列或许代表着生命树上一个完全崭新未知的分支。
这个假设是十分大胆的,生物学界一些人表示激动,但也有一些人认为现在就谈生命的“第四维度”为时过早。
如加拿大渥太华麦克马斯特大学的生物学家古普塔(RadheyGupta)说,尽管这个发现很有意义,但还是得小心下结论才行,因为可能有更多的解释,比如,这些基因序列可能来自一些生活在独特的环境中的细胞生物,有的环境可能导致生物的基因发生迅速的演变,这就有可能给做基因分析的科学家带来错觉,以为这是在很早很早以前就和其他生物分家了的“新”的生命形式。
“现在生物是否分成三个域,或者这三个域之间的生物是怎么相互联系的,这些都还有着很大的分歧。
”古普塔说,“如果再加上对第四个域的讨论,只会让人们更加困惑。
” 不过,法国巴黎第六大学科学家巴普苔丝特(EricBapteste)的回应则更积极一点:“事实就是基因是非常多样的,而且毫无疑问其中的大部分我们都是未知的,要设想还有一个全新的生物域在那儿这也是合情合理的。
” 三、演化树面临再次重写 研究接下来的一个工作就是要更进一步地确定这些序列的来源,将寻找这些基因到底是突然变异的还是从另一个奇怪的“维度”来的。
对这些样本的进一步分析,还可以确定这些神秘的基因序列到底属于什么生物体。
假设艾森等人的进一步工作发现,这些基因序列的确是来自一个全新的生物域,那生物演化树将再次被推翻重写。
艾森介绍说,到上世纪90年代之前,演化树上只有两个分支:一个是真核生物,包括动物、植物、真菌和一些奇怪的生物形式,比如黏液菌;而没有被列入真核生物的,则被称为“其他所有一切生物”。
随着基因分析技术的进步,上世纪90年代后,科学家发现,所谓的“其他所有一切生物”并不能笼统地归在一起,它事实上有两个完全不同的域:细菌和古菌。
即使这样,生物学家对演化树如何来画依旧是分歧多多,还有不少存在争议的生物,比如拟菌病毒,这是目前所知的最大的病毒之一,有人就认为其应该单独代表一个新的域,它里面带有很多在细胞生物中才有的基因,所以不应该看成是病毒。
“如果你把这些拟菌病毒看成是第四个分支,那我们的序列或许代表着第五个分支,只不过现在我们都还不知道而已。
”艾森说。
墨西哥的奇怪水中河
墨西哥尤加坦半岛上的安吉利塔沼穴就是这样一个匪疑所思之处。
薄薄一层硫化氢形成的 “河流”穿过沼穴,就好像是一条流动于水下30米的水中河。
专业摄影师安纳托利-贝洛什金潜入安吉利塔沼穴水下,利用相机镜头为人们带来了这种难得一见的奇特景观。
1. 安吉利塔沼穴 这些图片所拍摄的这个洞穴就是著名的安吉利塔沼穴,它也是世界上最不可思议的潜水景观之一,这主要归功于它神奇的水中河。
2. 水中河 一条河流似乎从水中穿过,两岸被淤泥、树木和落下的树叶所包围。
你肯定会难以相信自己所看到的水中河场景。
3. 硫化氢“河流” 这种“河流”实际上是很薄的一层硫化氢,它将上层的淡水和下层的盐水分隔开来。
4. 水下30米 潜水员可以潜入水中,穿越这层“河流”从底部向上层观察其流动的情形。
水下的树木为“河流”划出了河道,从而形成了这种奇特的外观。
从安纳托利-贝洛什金所拍摄的照片来看,你很难相信整个场景是位于水面之下大约100英尺(约合30米)。
5. 与众不同 墨西哥人认为,这些水下沼穴与世界上其他任何水下洞穴均有所不同。
数千年的气候和地质变化,形成了如今的沼穴。
6. 神奇景观 如今,经验丰富的潜水员可以潜入其中看到世界上其他任何地方都看不到的神奇景观。
7. 沼穴潜水 安吉利塔沼穴潜水只适合经验丰富的潜水员。