水熊虫是不是水里都有,水熊虫一般生活在液体吗

首页 > 自然 > 作者:YD1662022-11-21 00:52:31

缓步动物是可爱、坚韧的水熊虫,可能比人类活得更久。

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扫描显微镜拍摄的缓步动物的 3D 图像。

缓步动物,通常被称为水熊虫,是微观的水生动物,身体丰满、分段且头部扁平。它们有八条腿,每条腿都有四到八个爪子或手指,有点像《爱丽丝梦游仙境》中吸食水烟的毛毛虫。虽然缓步动物非常可爱,但它们也几乎坚不可摧,甚至可以在外太空生存。

缓步动物于1773年由德国动物学家约翰·奥古斯特·埃弗莱姆·格兹 (Johann August Ephraim Goeze) 发现,他称它们为“水熊虫”。三年后,根据卡尔顿学院科学教育资源中心(SERC)的说法,意大利生物学家拉扎罗·斯帕兰扎尼 (Lazzaro Spallanzani) 将这群动物命名为“Tardigrada”或“慢步者”,因为它们蹒跚学步。根据综合分类信息系统(ITIS),目前约有1300种已知的缓步动物物种属于缓步动物门(一个分类类别 ),这是由美国联邦机构合作创建的物种名称和分类资源。

缓步动物有多大?

根据世界缓步动物数据库,水熊虫的长度可以从 0.002 到 0.05 英寸(0.05 到 1.2 毫米)不等,但它们的长度通常不会超过 0.04 英寸(1 毫米)。

根据2019 年发表在节肢动物结构与发育杂志上的一篇文章,缓步动物的身体通常仅由 1000 个细胞组成。相比之下,人体由数万亿个细胞组成。

缓步动物生活在哪里?

顾名思义,水熊虫几乎生活在任何有液态水的地方,栖息在海洋、淡水湖泊和河流以及覆盖陆地苔藓和地衣的水膜中。根据密歇根大学动物多样性网(ADW) 的数据,它们可以在各种环境中生存:从喜马拉雅山脉超过 19,600 英尺(6,000 米)的高度到海平面以下超过 15,000 英尺(4,700 米)的海洋底部。

并非所有的缓步动物都生活在极端环境中,但水熊虫以在极端条件下生存而闻名,这些条件会*死大多数其他形式的生命,它们会变成一个桶状的脱水球。

据报道,研究人员发现,处于脱水状态的缓步动物可以承受低至负 328 华氏度(负 200 摄氏度)和高于 300 华氏度(148.9 摄氏度)的温度。根据明尼苏达州卡尔顿学院科学教育资源中心的说法,它们还可以在辐射、沸腾的液体和高达海洋最深处压力的六倍的情况下存活下来。

2008 年发表在《当代生物学》杂志上的一项研究表明,某些种类的缓步动物——在脱水时——可以经受为期10天的低地球轨道之旅,并不受太阳紫外线辐射和太空真空的伤害而返回地球。

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在显微镜下可以清楚地看到缓步动物。

最近的研究显示,干燥的缓步动物可以在被高速枪以每秒近 3,000 英尺(每秒 900 米)的速度射出,并在大约1.14吉帕的压力下幸存下来。这可能意味着,在 2019年4 月11 日着陆器坠毁在月球上后,以色列登月任务Beresheet上携带的数千只缓步动物可能幸存下来。

缓步动物吃什么?

大多数缓步动物从植物、藻类和真菌的细胞中吸取液体,用嘴里的针状探针刺穿细胞壁,然后将液体吸进里面。

然而,根据伊利诺伊州卫斯理大学的物种分布项目(SDP)研究显示 ,有些物种可以吃掉整个生物体,例如轮虫、线虫甚至其他缓步动物。

缓步动物是如何繁殖的?

缓步动物的繁殖可能是有性的或无性的,这取决于物种。雌性一次可产多达 30 个卵,并且卵可能在雌性体内受精。其他缓步动物物种可以是自体受精的雌雄同体,它们通过孤雌生殖进行繁殖——胚胎在没有外部受精的情况下发育的过程。

根据研究,胚胎通常在受精后 14 天内完全发育,但根据干燥和温度等环境条件,它们的发育可持续长达 90 天。年轻的水熊虫没有幼虫阶段,孵化时类似于微型成虫,尽管它们的爪子和刺通常比完全长大的水熊虫少。幼鸟通过蜕皮它们的外部角质层“皮肤”分几个阶段生长,每次蜕皮可能需要五到十天才能完成。

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此插图描绘了缓步动物的长肠(灰色)和上方的卵巢(黄色)。

水熊的解剖结构

根据2021 年 8 月发表在《美国国家科学院院刊》上的研究,在缓步动物的微小身体内,你找不到任何骨头。相反,它们由静水骨骼支撑。这是一个充满液体的隔室,称为血淋巴。与人类血液类似,血淋巴充满营养。

虽然它们没有脊髓,但缓步动物有一个腹侧神经系统,在缓步动物的大脑和身体之间发送信号,在功能上相当于脊椎动物的脊髓。

水熊虫有完整的消化系统,但没有循环系统或呼吸系统。相反,水中的氧气通过它们的角质层壁进入它们的身体。为了帮助循环,它们的肌肉会收缩以输送静水骨骼中的营养物质。

是什么让缓步动物如此坚不可摧?

水熊在恶劣的环境中生存有一个不同寻常的策略:它们进入一种几乎像死亡一样的状态,称为隐生状态,从体内排出超过 95% 的水分,缩回头和腿并蜷缩成一个脱水的桶。

2020 年发表在《科学报告》杂志上的一项研究报告称,到 1970 年代,科学家们确定,缓步动物中不同形式的隐生可能是由四种环境触发因素引起的:干燥、冷冻、缺氧和盐分过多。

在隐生过程中,缓步动物的代谢活动降至正常水平的 0.01%。它的细胞受到缓步动物特有的水溶性蛋白质(称为缓步动物无序蛋白或 TDP)的保护,免受损害。当缓步动物排出体内的水分时,TDP 分子会在细胞周围形成坚韧的玻璃状茧,这可以保证细胞材料的安全,并使其能够在条件更适宜的情况下在水中复活。

即使几十年过去了,缓步动物也可以恢复生机。据Live Science此前报道,2016 年,科学家们复活了两个脱水状态的水熊虫,和一个已经处于隐生状态 30 多年的水熊虫卵。另据报道,1948 年,意大利的一名研究人员据称从一块超过120年的干苔藓中复活了一只缓步动物。然而,此后没有其他研究人员从如此古老的苔藓中复活了一只缓步动物。

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展示缓步动物底部的彩色电镜图像。

缓步动物濒临灭绝吗?

缓步类动物尚未得到国际自然保护联盟的评估,该组织是监测动物和自然栖息地保护状况的全球组织;它们不在任何其他濒危名单上。研究人员发现,自该群体在大约 50 亿年前诞生以来,缓步动物在地球上的所有五次大规模灭绝中都幸存下来,而水熊虫可以在人类消失很久之后存活下来。

2017 年,哈佛大学和牛津大学的科学家们研究了某些天文事件的概率——撞击地球的小行星、邻近的超新星爆发和伽马射线爆发,仅举几例——这些事件可能在未来几十亿年内发生。然后,他们评估了这些事件消灭地球上最顽强的物种的可能性。研究人员在发表在《科学报告》杂志上的研究中报告说,虽然此类灾难可能会消灭人类,但研究人员发现,虽然附近的超新星或大型小行星撞击对人类来说是灾难性的,但缓步动物可能不受影响,小水熊虫可以在大多数宇宙灾难中幸存下来。

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