沒有水也活得了 世上最強悍生物的秘密

by:徽徽
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被喻為「世上最強悍生物」的緩步動物,在各種極端環境都能存活,無論是輻射、冷凍、脫水還是真空環境,緩步動物都活得了,這點讓研究人員好奇萬分,他們也利用基因分析找出緩步動物的秘密。

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圖為俗稱「水熊蟲」的緩步動物,身長不超過一毫米的牠有八隻帶有爪子的腳,奇特的長相令人難忘。

Photo: Daniel Arenson

長得像一頭熊

身長大多不超過一毫米的緩步動物(Tardigrade),有八隻帶有爪子的腳、一顆腦袋和中央神經系統,還有一張大嘴可以把食物切爛,特別的模樣為牠們贏得了「水熊蟲」和「青苔豬」的別名。

不怕極端環境  活超過百億年沒問題

能夠生活在極端環境的緩步動物,碰上有可能毀滅人類的小行星,超新星或伽瑪射線爆發都不用擔心,根據英國牛津大學的研究,緩步動物可以比人類活超過 100億年,只要地球上的海洋依然存在,緩步動物就可以一直活下去。

就算無水也能活  「隱生」就好了

但你知道嗎?其實就算緩步動物處於無水的環境,牠們仍可以用「隱生」的方式存活。

根據《維基百科》的資料,當緩步動物遇上乾旱時,牠們可以將身體的水份大幅降低,身體萎縮,停止新陳代謝,但當環境好轉時,身體又可以再次復甦。

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當緩步動物處於極端乾燥的無水環境時,牠們會進入「隱生」狀態。等環境好轉後,牠們又可以回到平常的自己。

Photo: NightLife at the California Ac

極盡所能地虐待牠

愛丁堡大學演化生物學教授布萊克斯特(Mark Blaxter)說:「近年來人類對緩步動物很壞:把牠們弄乾、冷凍、高壓滅菌、放到真空和充滿宇宙射線的環境、用放射線照牠們。」

「我保證一定有人把牠們放在高壓下,甚至放在音量非常大的環境,極盡所能地虐待牠。」

冷凍30年  依然可以重新繁殖

布萊克斯特提到:「當緩步動物被弄乾時,牠們並非真的活著。如果『活著』的定義是有生物化學作用不斷進行,那麼被乾燥的緩步動物不算活著,因為沒有水就等於沒有生物化學作用。」

不一樣的地方在,緩步動物可以重新「復活」,就算被冷凍 30年後,依然可以重新繁殖,這點人類目前做不到。去年,日本科學家解凍了原本泡在水中青苔的緩步動物,就證實了這一點。

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緩步動物的萌樣,讓許多藝術家以牠為靈感進行創作。

Photo: Nerdy Cute

觸發基因製造蛋白質

現在,布萊克斯特教授參與的研究團隊利用基因分析,解碼兩種緩步動物的DNA後發現,緩步動物之所以在無水乾燥的環境還能活,是因為這樣的環境會觸發牠們的基因,讓基因製造可以取代細胞所需水分的蛋白質。一旦牠們又重回有水的環境,這些蛋白質就會自動溶解。

長得像昆蟲  但基因和線蟲接近

不只如此,這份刊載在PLOS Biology期刊的研究,還解碼了緩步動物的基因藍圖,希望解決一直以來科學界對緩步動物究竟和昆蟲還是線蟲比較像的爭議,畢竟如果就緩步動物的長相來看,牠們看起來比較像昆蟲,但經過研究人員基因比對後發現,緩步動物和大部分的動物不一樣。大部分的動物有 10個同源異形基因(HOX genes),但緩步動物只有 5個同源異形基因,這點和線蟲一樣。研究人員認為這樣的結果不太可能是偶然,所以推測緩步動物比較接近線蟲。

緩步動物的可愛魔力

參與研究的布萊克斯特教授說:「這是我們沒有料到的驚喜,我已經為這種迷你可愛的動物著迷 20年了,能夠透過分析牠們真正的基因組,進而了解牠們真的很棒。」

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研究人員發現緩步動物的基因祕密後,認為或許可以用在人類的日常生活中,用來維持疫苗的保存期限。

Photo: Ars Electronica

對人類有什麼好處?

雖然緩步動物的神祕令人好奇,不過研究牠們究竟有什麼好處呢?

布萊克斯特教授提到,讓緩步動物在乾燥環境下還能存活的那種蛋白質,說不定可以用在「無限期地」保存細胞和細胞產物下,且不需要冷凍或電力設備就能達到。

維持疫苗的保鮮期

布萊克斯特教授說:「想像一支在美國製造的疫苗,可以用來保護發展中國家的孩子免於致命的兒童疾病。」

「目前我們必須用疫苗冰箱把疫苗從美國帶到巴西中部,而且在我們確定疫苗能安全送到需要的人手上前,每個村子裡的診所都得有每天持續運轉的冰箱。」

「即使如此,疫苗也有保存期限,我們得隨時讓疫苗保持在低溫狀態。現在想像一下,如果我們把疫苗包在緩步動物乾燥的蛋白質裡,把它們放置在室溫下且用郵寄運送,疫苗會有更長的保存期限,而且可以隨時隨地使用。」

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透過觀察緩步動物在太空中如何存活,未來對保護太空人也有好處。

Photo: NASA

和NASA合作  觀察緩步動物在太空如何活

沒有參與基因分析研究的北卡羅來納大學教堂山分校生化教授布斯比(Thomas Boothby)也是緩步動物的專家,目前他負責和美國太空總署(NASA)合作,想辦法在國際太空站培養緩步動物。

「長期暴露在太空旅行的環境下,諸如低地心引力、增加的輻射量都會造成某些不利的影響,」布斯比接著說:「我正在觀察緩步動物如何處在這種長期壓力的環境下,以及在這期間和之後,哪種基因被激活或失去活力。」

「既然緩步動物可以對抗許多地球壓力帶來的不利影響,希望牠們在太空旅行時也做得到。如果我們可以知道緩步動物在太空旅行時如何保護自己,或許我們就可以利用同樣或類似的方法,保護出長期任務的太空人。」

上線時間:2017/08/01
增修時間:2017/11/14  增補漏字


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參考資料: 
01 Secrets of the world's toughest creatures revealed
02 The microscopic critter that can survive almost anything
03 New Tardigrade Study Reveals Where These Freakish Beasties Came From