它是生命力最頑強的生物，在太空真空狀態下待 12 天都不會死亡

蘇澄宇，動物科學，動物營養 居然還有動物生態學

地球上生命力最頑強的生物 --- 緩步動物（tardigrade），更常見的俗名是「水熊蟲」。

德國動物學家 Johann August Ephraim Goeze 最初給這個神奇的生物起名為 kleiner Wasserb?r，在德語里的意思就是 小水熊 。「水熊蟲」這個名字來源於它們行走的方式，讓人想起熊的步態。

水熊蟲成年體也就 1.5 毫米長，最短甚至不到 0.1 毫米，而剛出生的水熊蟲甚至不到 0.05 毫米，需要在顯微鏡下才能看清楚。

但這種微小的動物對幾乎所有的東西都有抵抗力：可以承受從 -272°C 到 +150°C 的極端溫度，各種極端壓力（高壓和低壓），哪怕 10 年的時間內沒有無水接觸也能存活，即使是在強輻射下也不會死亡。

水熊蟲的絕招是所謂的「隱生」（cryptobiosis），把生命代謝放慢到幾乎停止的程度。進入休眠態時，它的身體含水量可以降到僅僅 3%，是名符其實的「脫水」。但是只要把水加回去，水熊蟲就能涅槃復生。

下面視頻展示了水熊蟲如何從「脫水」狀態下復活的。

脫水的水熊蟲，加了水之後還能活蹦亂跳。這種脫水「冬眠」並不是只睡一個冬天，水熊蟲脫水至少十年後還能照常復甦。事實上水熊蟲的復活能力比我們想像中的更加無敵。

日本東京國立極地研究所的研究人員們將 2 只被冰凍了 30 年的水熊蟲解凍，其中一隻活了下來。而且它不僅從冰牢里活了下來，還產下了 19 個卵，其中 14 個成功孵化。

1983 年這些水熊蟲生活在南極洲的苔蘚中，研究人員們採集到它們之後將其儲存在零下二十度的環境中，至 2015 年已有 30 年。這 2 個樣本命名為 SB-1 與 SB-2。

被解凍後的第一天，SB-1 最開始出現動作的地方是它的第四對足。第五天，它的身體開始扭動，同時它的第一對和第二對足也開始有動作，不過它的動作依舊緩慢。第六天，SB-1 試圖移動；第九天，SB-1 開始在培養皿的瓊脂表面爬行；第 13 天，SB-1 開始食用研究人員們提供的藻類食物。第 20 天，SB-2 死亡，但 SB-1 在第 23 天開始產卵，六周後這些卵開始孵化。孵化的其中一隻卵命名為 SB-3。

該團隊認為水熊蟲被冰凍 30 年後其生殖功能之所以能被保留下來，是因為氧化給它的細胞和基因帶來的損傷在冰凍狀態下被降至最低。

雖然知道水熊蟲生命力強大，但科學家還是要拿它來虐。

在 2007 年， 瑞典和德國科學家在種想了解水熊在惡劣的空間環境中將會如何，搞了一個實驗項目叫「Tardigrades in space」（TARDIS）， 歐洲航天局將 3000 只水熊蟲送入低地球軌道。

要知道，太空的平均溫度為零下 270.3℃，還是一個強輻射環境，太空中主要物質是氫，但非常稀薄，每立方厘米只有 0.1 個氫原子。所以太空環境是一個超低溫、強輻射和高真空等特點的「生命絕地」。

水熊蟲在太空的極端環境下生存下來了！通過這項實驗，研究人員發現即使在太空真空狀態下 12 天，水熊蟲處於極度脫水和宇宙輻射下都不會死亡。

那水熊蟲生命力為什麼這麼強大呢？

2015 年，美國北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員對水熊蟲這種幾乎殺不死的生物進行了基因組測序，發現了一些意料之外的事情：這類動物基因組的相當一部分（17.5%） 都來自外源 DNA。這意味著它的一部分基因完全來自於其他物種。

大部分物種，包括人類，基因組中所含的外來 DNA 不會超過 1%，所以水熊蟲其他任何物種都擁有更多的外來 DNA。此前的記錄保持者是一種叫做輪蟲的微生物。

研究發現水熊蟲擁有 6000 個外來基因，主要是來自細菌。有很多細菌都可能忍耐極端高壓和溫度，這也許解釋了水熊蟲的超強適應力。

這一發現後來受到其他研究小組的爭議。2015 年，東京大學的研究人員也做了同樣的實驗，對水熊蟲的基因組進行測序，分析顯示，其基因中不到1.2％是外源性基因。研究還發現它擁有一個特殊的基因，它能編碼一種使人工培養的細胞能夠抵禦 DNA 損傷的蛋白質。

這種蛋白質是水熊蟲的獨門武器，可以幫助細胞耐受 DNA 損傷。並且有望可以將這種水熊蟲的抗損傷能力轉接到人類細胞上。當研究人員通過實驗讓人體細胞產生 tardigrade 蛋白時，這些細胞培養物受到 X 射線照射的損害比沒接受改造的細胞少 40％。

這一發現開闢了提高人體細胞抗逆性的可能性，這種蛋白質有一天可能會使正在接受放射治療的人受益，也可以保護工作人員免受核設施中的輻射，或者可能幫助我們在極端環境中種植莊稼，比如火星上。

雖然人們依舊不清楚水熊蟲在分子級別是如何自我調節的，但毋庸置疑，水熊蟲的基因組對於人類來說是珍貴的遺傳寶庫。

參考文獻：

Tardigrades survive exposure to space in low Earth orbit

Water bears』 latest superpower: Proteins that protect them from radiation

Tardigrade protein helps human DNA withstand radiation

Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein

Water bears, the amazing animals that can survive in outer space, have a unique adaptation that shields DNA from radiation

Correction for Boothby et al., Evidence for extensive horizontal gene transfer from the draft genome of a tardigrade

Evidence for extensive horizontal gene transfer from the draft genome of a tardigrade

Reply to Bemm et al. and Arakawa: Identifying foreign genes in independent Hypsibius dujardini genome assemblies

Recovery and reproduction of an Antarctic tardigrade retrieved from a moss sample frozen for over 30 years