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來，而醒來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，或者說水熊蟲。

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

眾所周知，水熊蟲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

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)胞生物來說，冷凍或干燥會(huì)引起不同種類的應(yīng)激。但是，水熊蟲作為一種微小的多細(xì)胞生物，卻無論是在酷熱還是嚴(yán)寒中沉睡，都能安然無恙，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)問題：水熊蟲的生物鐘發(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)探索了水熊蟲在干旱環(huán)境中的生存狀態(tài)和衰老問題。他們發(fā)現(xiàn)，在干旱狀態(tài)下，水熊蟲會(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，會(huì)因?yàn)檫M(jìn)入過休眠狀態(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 " 假說是否也適用于冷凍狀態(tài)下的水熊蟲：如果水熊蟲在寒冷環(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，這個(gè)問題還沒有得到研究。

最近，為了弄清楚這個(gè)問題，Schill 和他的同事通過實(shí)驗(yàn)解開了這個(gè)謎團(tuán)。

在實(shí)驗(yàn)開始時(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，冷卻到-30°C。之所以選擇這個(gè)溫度作為終點(diǎn)，是為了確保水熊蟲被完全凍結(jié)，因?yàn)樗芟x的過冷卻點(diǎn)是 -22 ℃。

接下來，這些水熊蟲會(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)死去的水熊蟲數(shù)量。研究人員會(huì)根據(jù)水熊蟲是否在 24 小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)明顯的移動(dòng)來判斷水熊蟲死亡與否。

在解凍過程結(jié)束后，研究人員開始重啟喂養(yǎng)過程。存活的水熊蟲會(huì)在接下來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)過程，直到所有水熊蟲盡數(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)照組中的水熊蟲不會(huì)經(jīng)歷冷凍過程，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)水熊蟲來說，" 睡美人 " 假說在冷凍和脫水條件下同樣適用。