水熊蟲真的有那麼強韌嗎?

基於水熊蟲的例子,天體物理事件可能很難徹底摧毀類似地球的世界。但這真的有那麼簡單嗎?

C. 沙夫 2017

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


《科學報告》最近發表的一篇論文研究了宇宙條件對地球上最頑強生物之一——可愛的水熊蟲的生存極限。

這項工作背後的想法是,我們可以藉助水熊蟲的各種生存界限,從極端溫度到輻射抗性,來設定宇宙足夠惡劣以真正消除適宜行星上任何可能生命的機率上限。 具體而言,作者著眼於可能導致類地世界上的所有海洋沸騰的天體物理現象。

以這種方式探討問題引出了這樣的建議:在遙遠的未來,當我們的太陽膨脹併吞噬我們時,地球上最後活著的生物很可能就是水熊蟲。 這是一個吸引人的標題,也是一個不錯的聚會談資。


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但是,冒著有點壞脾氣的風險,我不得不說我認為這種預測存在一些問題(即使考慮到它的近似性質)。 這些問題大多屬於“讓我們避免簡單地接受既有觀點”的範疇。 首先,雖然水熊蟲(有很多種類)確實是非常頑強的小生物,但它們遠非無敵。

以將水熊蟲暴露於太空真空和近地軌道極端條件的實驗為例。 我想我們都記得的是,任何多細胞生物都能夠存活下來。 但這對水熊蟲來說並不容易。 其中一項實驗,使用了歐空局的“Biopan-6”軌道平臺,將兩種脫水(即已經“休眠”)的成年水熊蟲暴露於真空和紫外線輻射的混合環境中超過 10 天。 水熊蟲都很好地應對了基本真空,但是當紫外線太陽輻射加入其中時,情況就不那麼明朗了。 事實上,即使是復活(補水)的樣本也具有高死亡率,其中一個物種實際上被消滅了,只剩下一個頑強的個體。

結論是,雖然任何生物體都能在這次磨難中倖存下來是了不起的,但這並不是水熊蟲的絕對勝利。

我的第二個懷疑來自於這樣一個事實:健康的生物體表現出非凡的耐力是一回事,一個物種長期保持下去又是另一回事。 例如,考慮一下水熊蟲的飲食——通常被方便地忽略的難題之一。

它們吃什麼? 成年水熊蟲喜歡刺穿植物和動物(真核)細胞並吸出裡面的東西。 有時它們會吞噬整個輪蟲,甚至其他水熊蟲。 當活躍時,它們生活在海洋和半水生或潮溼的環境中——例如您可能在花園中發現的苔蘚和地衣。

問題就在這裡。 水熊蟲可以透過休眠來擺脫極端溫度、輻射和其他損害,但從長遠來看,它只能在食物存在的情況下生存。 用來自不方便的超新星的輻射轟擊一顆行星,或煮沸海洋,水熊蟲可能確實是剩下的全部,但它們將沒有食物來源來延續到未來。 培養一隻水熊蟲需要一個生物圈。

也就是說,在我看來,這是對環境支援生命傾向做出任何有用陳述的挑戰之一。 地球上絕大多數生命都與其他生命交織在一起——從多細胞食物鏈到細菌菌落和相互支援的新陳代謝(“我吃你排洩的東西”)。 似乎很少有例外。 也許非凡的獨居生物地下桿菌是最好的例子,至少在今天,它似乎不需要任何同伴。 但是這種細菌雖然頑強,但在應對高溫的能力方面卻比水熊蟲弱,僅僅在 60 攝氏度時就會死亡,而不是 150 攝氏度。

雖然水熊蟲的生存條件確實為生命能做什麼提供了有趣的限制,但它們可能會導致我們大大高估宇宙中真正可行的生命系統的範圍。 至少基於地球生物化學是這樣的。

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