憨態(tài)可掬的 " 睡美人 "

在《格林童話》的故事中，美麗的公主陷入沉睡，直到得到一位王子在 100 年之后的親吻才蘇醒過(guò)來(lái)，而醒來(lái)的公主仍像以前一樣年輕美麗 ……

現(xiàn)在，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種不會(huì)衰老的 " 魔力 " 可能不僅存在于童話故事中，還出現(xiàn)在一種神奇的小動(dòng)物身上，那就是有 " 地表最強(qiáng)生物 " 之稱的緩步動(dòng)物，或者說(shuō)水熊蟲(chóng)。

憨態(tài)可掬的水熊蟲(chóng)。（圖 /Lisset Duran via Rockefeller.edu）

眾所周知，水熊蟲(chóng)是一類可以在一系列惡劣環(huán)境下生存的微小動(dòng)物。這些毫米大的小家伙長(zhǎng)得既可愛(ài)又奇怪。它們擁有許多神乎其神的 " 技能 "，比如它們能在接近絕對(duì)零度的極寒環(huán)境下生存，能忍受超高溫的溫度，可以不屑于能夠致人類死亡的輻射劑量，還能承受瞬間的超高沖擊壓的撞擊 ……

干旱環(huán)境下的 " 睡美人 " 假說(shuō)

科學(xué)家已經(jīng)知道，這些小動(dòng)物為了抵抗干旱和極寒，可以通過(guò)關(guān)閉幾乎所有的生物功能，進(jìn)入一種比冬眠更極端的低溫生物狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，它們的新陳代謝活動(dòng)會(huì)大大減緩甚至停止。

其實(shí)，對(duì)于細(xì)胞生物來(lái)說(shuō)，冷凍或干燥會(huì)引起不同種類的應(yīng)激。但是，水熊蟲(chóng)作為一種微小的多細(xì)胞生物，卻無(wú)論是在酷熱還是嚴(yán)寒中沉睡，都能安然無(wú)恙，哪怕它們不再顯示出任何明顯的生命跡象。這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題：水熊蟲(chóng)的生物鐘發(fā)生了什么變化？它們是否會(huì)在這種休息狀態(tài)下變老 ?

幾年前，德國(guó)斯圖加特大學(xué)的生物學(xué)教授Ralph Schill和他的團(tuán)隊(duì)探索了水熊蟲(chóng)在干旱環(huán)境中的生存狀態(tài)和衰老問(wèn)題。他們發(fā)現(xiàn)，在干旱狀態(tài)下，水熊蟲(chóng)會(huì)脫水萎縮，其內(nèi)部時(shí)鐘會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，就像 " 睡美人 " 一樣，可以在不吸水的情況下完好無(wú)損地存活許多年，它們的生物鐘只有當(dāng)機(jī)體重新被激活時(shí)才會(huì)恢復(fù)運(yùn)行。

所以，原本通常只能存活幾個(gè)月的水熊蟲(chóng)，會(huì)因?yàn)檫M(jìn)入過(guò)休眠狀態(tài)而存活多年，甚至數(shù)十年。

冷凍也能停止衰老

但科學(xué)家并不知道，" 睡美人 " 假說(shuō)是否也適用于冷凍狀態(tài)下的水熊蟲(chóng)：如果水熊蟲(chóng)在寒冷環(huán)境下被凍住，它們的衰老速度是比干燥狀態(tài)下的更快還是更慢？它們是否也會(huì)停止衰老？一直以來(lái)，這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有得到研究。

最近，為了弄清楚這個(gè)問(wèn)題，Schill 和他的同事通過(guò)實(shí)驗(yàn)解開(kāi)了這個(gè)謎團(tuán)。

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，他們會(huì)在 15 個(gè)小時(shí)之內(nèi)，將實(shí)驗(yàn)室培育的數(shù)百只 28 天大的水熊蟲(chóng)，冷卻到-30°C。之所以選擇這個(gè)溫度作為終點(diǎn)，是為了確保水熊蟲(chóng)被完全凍結(jié)，因?yàn)樗芟x(chóng)的過(guò)冷卻點(diǎn)是 -22 ℃。

接下來(lái)，這些水熊蟲(chóng)會(huì)在 -30 ℃的溫度下保存7 天。在這之后，研究人員會(huì)用一個(gè)晚上的時(shí)間，讓這些冷凍的水熊蟲(chóng)緩慢解凍，升溫至20 ℃。在解凍后，研究人員會(huì)記錄下的仍然存活和已經(jīng)死去的水熊蟲(chóng)數(shù)量。研究人員會(huì)根據(jù)水熊蟲(chóng)是否在 24 小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)明顯的移動(dòng)來(lái)判斷水熊蟲(chóng)死亡與否。

在解凍過(guò)程結(jié)束后，研究人員開(kāi)始重啟喂養(yǎng)過(guò)程。存活的水熊蟲(chóng)會(huì)在接下來(lái)7 天里接受飼喂。在飼喂期結(jié)束后，研究人員會(huì)再次記錄仍然存活和已經(jīng)死亡的水熊蟲(chóng)數(shù)量。然后，再次進(jìn)行的同樣的冷凍處理。

研究人員會(huì)一周一周地重復(fù)冷凍、解凍的循環(huán)過(guò)程，直到所有水熊蟲(chóng)盡數(shù)死去。與此同時(shí)，研究人員還對(duì)一組對(duì)照組進(jìn)行觀察。對(duì)照組中的水熊蟲(chóng)不會(huì)經(jīng)歷冷凍過(guò)程，它們生活在恒定的室溫（20 ℃）下。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果考慮冷凍的時(shí)間，那么冷凍組的水熊蟲(chóng)的壽命比對(duì)照組的更長(zhǎng)。平均而言，被暫時(shí)冷凍的緩步動(dòng)物的壽命是對(duì)照組的兩倍。但是，如果除去冷凍的時(shí)間，那么對(duì)照組的壽命和冷凍組的壽命幾乎相同。

這表明，在低溫環(huán)境下，水熊蟲(chóng)也會(huì)像睡美人一樣，停止衰老。他們用實(shí)驗(yàn)結(jié)果首次證明了，對(duì)水熊蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，" 睡美人 " 假說(shuō)在冷凍和脫水條件下同樣適用。