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揭秘丑陋水熊虫 超强生存力无惧辐射似外星物种

http://www.kexue.com 2013-05-20 11:25:29 北京青年报  发表评论


水熊虫无惧太空辐射

  “水熊虫是我最喜欢的动物。水熊虫有八条脚。它们可以长到一毫米长。它们是唯一在地球上可以生活在真空中的动物。宇航员把水熊虫带到国际空间站的舱外面,它们还能活。科学家们发现,没有水,水熊虫还可以活好几十年呢!在-273.15℃的低温条件下存活,也可以在水的沸点的高温条件下存活。它们通常生活在青苔上。”

  以上是我儿子作文里写的一段。老师说可以任意选题,他就选了这么个题目。他写得不够完整准确,可能是语言问题,也可能是了解不够。其实,水熊虫越来越被科学家重视,它有可能为人类飞往火星立下大功呢。今天我们就一起来对它做一些更多的了解吧。

  拥有超强生存力的

  丑陋小虫

  水熊虫(Water Bear)是对缓步动物门生物的俗称。它的俗名是由于它移动时的步伐颇似狗熊。水熊虫最早是在1771年由德国动物学家约翰·哥日发现的。1777年,意大利人斯巴兰扎尼对它进行了详细的描述并命名。水熊虫还是一个古老的种类,化石表明它在五亿多年前就已经存在。有记录的水熊虫大约有1150余种,水熊虫的样子其实有些丑陋,NASA是选了一幅形态比较可爱的照片。

  自从它被发现的二百多年来,动物学家们对它的分类和习性做了系统的研究。它们以植物和细菌为食。成年动物可以长到1.5毫米,刚出生的则可能只有0.05毫米长。它的最大特点是能在恶劣环境下生存:它可以在接近绝对零度的环境里存活数日或在大大高于水的沸点温度的环境里短期存活数分钟,也可以在任何深海压力环境里生活。有实验证实,在相当于最深的马里亚纳海沟的水压的6倍的高压水箱中它也能存活。因此它的足迹遍布世界各地,从海拔六千米以上的喜马拉雅山脉到水下四千米的深海,从两极到赤道都可以找到它们的踪影。最容易找到它们的地方是地衣和苔藓上,也可以在沙丘、海岸、土壤、海水和淡水中找到。

  另一个显著特点是它能在极度干燥的条件下,自我脱去体内99%的水分,把代谢率降到正常水平的0.01%。在这种情况下,它们可以存活近10年。它对辐射的承受能力是其他动物的一千倍。一般来说,10到20戈瑞的辐射剂量便足以杀死人类以及其他绝大多数动物。而它可以暴露在5000戈瑞的伽马射线和6200戈瑞的重离子射线下。其部分原因是它们自我修复损伤的DNA以及自发减少体内的含水量的能力。

  如果地球上有外星生物

  一定是水熊虫

  2007年9月26日,俄国和欧洲宇航局发射的“Foton M3太空飞船”在太空中飞行了12天之后安全返回地面。这次任务共进行了43项科学实验,取得了完美的成功。

  这次飞行的一个主要目的是研究有机体长时间在太空中生存的可能性,因为有一种说法是地球上最初的生命可能由陨石从外太空带来。科学家推测在地球和火星形成的早期,小行星撞击事件导致数十亿吨的天体物质飞溅在地球和火星的轨道之间,其中可能就携带着简单的遗传序列信息或者其他构建生命的物质基块。科学家选择做实验的生物之一就是水熊虫。

  实验结果显示,它是至今发现的生命力最强的生物。科学家们甚至直接把它们暴露在飞船舱外,它们居然可以在真空和太阳辐射双重严酷条件下存活。所以有人毫不夸张地说:“如果地球上有外星生物,那一定是水熊虫。”

  由于水熊虫这一系列的“优秀”特质,欧洲宇航局把它选中并送入太空。

  在太空中,它们被暴露在真空、高能量紫外线辐射条件下达十天之久,68%的水熊虫存活下来,有些甚至有了胚胎,不少水熊虫能经受太阳辐射。受到这个结果的鼓舞,意大利科学家在“奋进号”航天飞机最后一次飞行任务(STS-134)中再次将水熊虫及其他极端微生物送入太空。他们得出结论:微重力环境和宇宙辐射“没有显著影响到水熊虫的生存”,因此它可以被用于空间生物学研究。

  帮助人类战胜太空辐射

  对水熊虫的研究意义不只在于寻找外太空生命,它对宇航员在外太空飞行中的太空辐射防护也有现实意义。

  目前载人星际飞行的最大障碍是辐射。至今为止的载人航天,无论是国际空间站、航天飞机还是载人飞船都是在范艾伦辐射带之内,所以除了阿波罗奔月的几个宇航员外,人类还没有真正受到过太阳辐射的威胁。但是当人类要飞往火星时,情况就完全不同了。宇航员不但失去了范艾伦辐射带的保护,并将被直接暴露在太阳辐射下。但我们甚至对于外太空的辐射秤谌都不清楚。更糟糕的是,人类对太空天气,如耀斑、磁暴和日冕物质抛射等现象仍然无法预报。所以,如果人们能发现水熊虫在恶劣条件下生存的机理,也许可以为外太空宇航中的辐射保护提供一个新的思路。

  地球生物是否来自外太空

  以上提到的两次太空实验都是在地球轨道上进行的。2011年,美国“行星学会”(Planetary Society) 又把水熊虫送上了飞往火星的俄国“福布斯-土壤”火星探测器,期望观察水熊虫在火星上的存活状况。那一次中国也搭载了“萤火一号”。但是俄罗斯的运载火箭未能把“福布斯-土壤”火星探测器送入火星轨道。不过,这也许并不是一件太坏的事情,因为把地球生物送上火星是不是一件正确的做法受到了不少质疑。我们已经在地球上看到太多的外来生物对地球局部环境的破坏,谁能预测地球生物对火星的影响到底有多大呢?万一出现了不希望看到的结果,我们又有什么办法来挽救呢?由于这个原因,NASA发射到火星的所有飞船都必须按一定的程序来防止对火星造成污染。不过,从另一个方面来说,如果不让这些生物离开地球轨道,我们又怎么能知道它们是否能在外太空中生存呢?正是由于这个原因,“行星学会”才要搞一个“生命星际飞行试验”。

  人们对水熊虫太空生存研究的最初原因是基于地球生物是否来自外太空。如果说“Foton M3太空飞船”和“奋进号”航天飞机上的两次实验从侧面多少证实了这个猜测,那么更深一步的问题是在地球之外是否存在构建生命的物质基块。因此寻找地外生命就是一个必须先解决的问题了。对水熊虫的研究扩大了人类寻找地球以外生命的范围。

  大家知道,地球由于有一个范艾伦辐射带的保护,挡住了大部分太阳辐射,但火星的大气层只有地球大气层的百分之一,而且火星没有自己的磁场,所以太阳辐射基本上没有屏蔽掉。所以人们认为,在火星上如果有生命的话,也只能在地表以下。那么在火星上是否存在 (或存在过) 某种抗辐射的生命呢?在寻找地外有机生命体时,NASA一直以“水”为标准。即使是像水熊虫那样强悍的动物,最终也离不开水。根据一份日本科学家在1998年的报告,曾有一只水熊虫在脱水休眠120年后复苏,不过复苏后不久便死去了。这从一个侧面说明NASA选择的“水”标准是正确的。当然也有一些科学家认为,“和地球生命体形式完全不同的生命是存在的。”他们认为,其他的化学物质也可能支持生命体的存在。对于这种猜测,目前能够做到的还是在地球上寻找新的生命形式。本版文/蒋迅

  移民外星的梦想一直在科学爱好者心中存在着,但是,人类的“娇躯”明显地拖累了梦想的脚步。事实上,目前人类去趟火星都是在理论阶段,离开水、空气、合适的气压、适宜的温度等,我们即刻就会over。难道梦想注定只能是梦想吗?不一定!一种一直为科学家所关注的拥有“超能力”的小虫,或许能帮助我们打造去往外太空的桥梁。它叫水熊虫,它就生活在地球,在我们身边。

  这是孩子在美术课上制作的一幅艺术品:似乎表现了水熊虫在X-射线下的形象。看来水熊虫还真是他的最爱,也许将来他能承担起让水熊虫帮助人类战胜太空辐射的重任。

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