西伯利亚“复活线虫”:冻土中4.2万年的蛔虫恢复生命体征

发现背景

地点‌:这些线虫来自西伯利亚的杜瓦尼亚尔,采集自表面40米以下的永久冻土层。

时间‌:这些线虫在冻土中已经沉睡了大约46000年,与长毛猛犸象同时代。

物种‌:经过基因分析,这些线虫属于一个以往未知的新物种,被命名为Panagrolaimus kolymaensis。

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复活过程

解冻‌:科学家在实验室中小心翼翼地解冻了这些线虫。

复苏‌:令人难以置信的是,线虫在解冻后几乎立即恢复了生命活动,包括移动和进食。

繁殖‌:这些线虫通过孤雌生殖产生了后代,尽管初代线虫在活跃状态下只存活了不到一个月,但它们繁殖了100多代新线虫。

科学意义

生命极限‌:这一发现刷新了人们对于生命耐力的认知,展示了生物体在极端条件下的生存能力。

隐生现象‌:线虫能够进入一种称为“隐生”的休眠状态,在这种状态下,它们的新陈代谢几乎完全停止,从而能够在极端恶劣的环境下存活数千年。

研究价值‌:通过对这些线虫的研究,科学家可以更好地理解生命如何在极端条件下维持,以及如何在条件适宜时重新激活。这为未来的科学研究开辟了新的方向,如低温生物学、低温医学和天体生物学等领域。

潜在风险

远古病毒‌:北极永久冻土层中冰封着大量史前细菌和病毒。如果这些病毒像线虫一样拥有非常强的生命力,一旦重见天日,可能对人类构成威胁。

环境问题‌:北极永久冻土层中还冰封着接近百万吨的剧毒水银和大量甲烷、有机碳。如果永久冻土全部融化,这些物质将进入大海河流,造成汞污染和温室气体排放,进一步加剧全球变暖。


线虫在隐生状态下是如何维持生命的?

代谢活动几乎停滞

线虫在隐生状态下,新陈代谢近乎停滞,这是其能够在极端环境下存活的关键。通过降低含水量(如从85%降至3%),线虫能够减少生命活动所需的能量和物质,从而在恶劣环境中维持生命。

合成保护物质

线虫在隐生状态下会合成海藻糖等保护物质,替代水分以维持细胞结构。海藻糖在冰冻温度下呈凝胶状,可以保护细胞及其内容物,稳定蛋白质,防止细胞内形成破坏性冰晶。这种保护机制使得线虫能够在极端低温下存活数万年。

进入特定休眠形式

线虫的隐生包含低湿隐生、低温隐生、缺氧隐生和变渗隐生四种形式,分别由脱水、冷冻、缺氧及渗透压变化触发:

低湿隐生‌:当线虫面临干旱等低湿环境时,会进行脱水,身体萎缩,停止新陈代谢,进入低湿隐生状态。

低温隐生‌:在低温环境下,线虫会进入低温隐生状态,通过降低代谢活动来抵御寒冷。

缺氧隐生‌:当线虫处于缺氧环境时,会进入缺氧隐生状态,减少氧气消耗,维持生命活动。

变渗隐生‌:当线虫面临渗透压变化时,会进入变渗隐生状态,通过调节体内渗透压来适应环境变化。

基因与分子机制的支持

线虫在隐生状态下能够维持生命,还得益于其独特的基因与分子机制。研究发现,这些线虫使用与现代近亲相似的基因进入冬眠状态。比较基因组学揭示了隐生线虫的基因与先前研究的隐生线虫基因相似,包括帮助线虫产生海藻糖的关键代谢过程的基因。这些基因在线虫进入隐生状态和维持生命活动中发挥着重要作用。