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更新時間: 2013-09-04

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冰蟲是指Mesenchytraeus屬的環節動物的總稱,生活於北極地區的冰層中.冰蟲有非常明顯得晝出夜伏現象,這主要是由溫度決定的。在冰蟲的分佈地區,夏季的時候冰表面溫度往往會升高到高於5°C,因此容易破壞冰蟲體內酶的活性。經過科學觀察,冰蟲一般傍晚從冰中鑽出覓食,清晨陽光出現時便會鑽會冰中。

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冰蟲冰蟲
冰蟲是分佈在寒冷冰川中的一種環節動物。終年生活在冰雪中,其生存機理目前仍然不十分明確。因為冰蟲的奇特生態環境,對於研究寒冷狀態下的生命活動有重要意義。冰蟲研究正獲得越來越多的關注。本位將主要介紹冰蟲的生活環境、生活習性、形態分類、生理生化特點等方面。由於目前冰蟲本身仍然有不少謎團,仍需廣大學者廣泛研究。

1 冰蟲 -基本概述

冰蟲冰蟲
冰蟲的學名為「Mesenchytraeussolifugus solifugus」來自拉丁文,意為「fleesthesun」,躲避太陽的意思。冰蟲做為Melanenchytraeussolifugus是由Emery在1898年首次報道的。是由1894年在第二次阿拉斯加MountSaintElias探險中採集的MalaspinaGlacier樣品中獲得。Moore(1899),後來給這蟲子更名為Melanchytraeussolifugus,並且在世界上首次對此種進行了確認。形態學研究發現了兩個亞種:M.solifugus分佈在北方,M.solifugusrainierensis分佈在南方,此外研究還發現溫哥華島里分佈的冰蟲和其他地區有一些小的差異(Tynen,1972)冰蟲(Mesenchytraeussolifugus)是唯一一種已知的在冰中生活的動物。冰蟲表面為黑色,屬環節動物,有生殖帶,寡毛綱,最多4CM長。

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2 冰蟲 -形態生活

冰蟲冰蟲
冰蟲主要分佈在太平洋北部的沿海冰川中,是唯一一種終生生活在0°C左右的冰川環境中的動物。在美國主要分佈在阿拉斯加南部到奧勒岡州(緯度大約相當於中國的黑龍江)北部廣大沿海區域(內陸沒有發現)。在俄羅斯、格陵蘭島等地也有類似動物發現。冰蟲可以在很多種生境中存在,包括雪地、陡峭的冰凌(steepavalanchecones)、冰川縫隙表面(crevassewalls),冰河和冰池(glacialriversandpools),以及堅硬的冰川硬冰中。但是一般認為在質地比較稀鬆的地區分佈更為多。在堅冰中爬行的冰蟲多見於科學家的口頭描述中。

冰蟲的體長,不同的文獻有不同的報道。一般認為,冰蟲體長2厘米,直徑0.5毫米。皮膚顏色比較暗,為暗棕色或黑色,在冰雪中非常顯眼。由於寒冷地區特殊的天氣狀況,在冬天進行實地調查的活動還沒有報道。而且由於冰蟲一般是在夏季活動,所以目前關於冰蟲夏季的活動研究比較多。冰蟲可以活動的溫度範圍很小,冰蟲生活的溫度範圍很小,在-6.8°C的時候會體內結冰,而持續性的高於5°C則會分解。這個分解過程被稱作「自溶」,是細胞產生融解酶作用的,隨後蟲體會逐漸融解掉。關於具體的溫度範圍,不同的資料也有微小的差異。

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冰蟲有非常明顯得晝出夜伏現象,這主要是由溫度決定的。在冰蟲的分佈地區,夏季的時候冰表面溫度往往會升高到高於5°C,因此容易破壞冰蟲體內酶的活性。經過科學觀察,冰蟲一般傍晚從冰中鑽出覓食,清晨陽光出現時便會鑽會冰中。目前對冰蟲如何越冬仍然沒有定論。因為冰蟲在很低的溫度下會凍僵,而阿拉斯加冬季溫度可以低於-40°C,因此關於冰蟲如何越冬的現在依然無法解答。現在有許多假說。有人認為冰蟲在冬季時候會躲避在積雪層中過冬。因為積雪層溫度相對比較高,比較適合冰蟲的生理特點。也有人認為冰蟲會產生一種類似哺乳動物冬眠的生理狀態,等溫度適合時候再重新活化。解開冰蟲的越冬奧秘對研究多細胞動物組織或器官冷凍保存非常有意義。

3 冰蟲 -生物習性

冰蟲冰蟲
冰蟲最主要的食物來源是冰表面生活的微型藻類和細菌。另外也有報道認為,冰蟲的攝食過程也是不加分辨的吞食的。只要是冰表面的有機物都會被吞食掉。目前相關的專門實驗還沒有開展。Shain是目前世界上研究冰蟲最權威的專家。他曾經將冰蟲放進冰箱中培養,沒有投喂任何食物,冰蟲存活了兩年之久。Shain推斷冰蟲的壽命大概在五年到十年之間。

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Anglela(2003)等人對冰蟲的體內分子其他種類的生物進行了對比研究。他們對冰蟲頭節做了大規模的cDNA序列分析。他們發現冰蟲所編碼的蛋白質有幾個特點,一是蛋白質體積小,二是不極化,三是帶電量小。這些特點都是適合冰蟲的寒冷生活環境的。另外,冰蟲的F1ATP合酶複合物與其他冰蟲蛋白相比分化的特別快,表現出一種對寒冷溫度的適應性。研究還發現,冰蟲的F1ATP的β和γ亞基表現出一種不保守性,冰蟲在亞基接觸位點和催化位點都會用其自身的特異性氨基酸來置換。目前關於冰蟲的分子生物學特徵的研究正在展開。研究冰蟲的抗凍機理,就要對其核酸和蛋白質特性進行全面的分析。

冰蟲和其他對照動物有細菌、大腸桿菌、植物、海藻和水蟲在不同溫度下ATP的含量。一般生物的ATP在零度一下都是不存在活性的。而且隨著溫度的升高,其活性含量會不斷增加。而只有冰蟲(Ms)的ATP可以在零度以下存在,而且隨著溫度升高而活性含量在下降。這也是冰蟲的奇特之處。

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4 冰蟲 -科學研究

冰蟲冰蟲
NASA2005年資助DanielShain教授4,206來研究冰蟲。主要是因為冰川溫度和很多外星球表面溫度類似,他們希望找到生物耐低溫的奧秘。另外,美國國家地理雜誌也投入資金研究冰蟲。他們認為了解冰蟲機理對研究在冰凍狀態下的器官移植有重要作用。此外,由於冰蟲分佈的特點,利用冰蟲的分佈範圍的變化還可以檢測世界溫度氣候的變化。冰蟲抵禦高溫的能力異常脆弱,只要溫度高於四攝氏度,冰蟲細胞膜就溶化,細胞內的酶也化成一堆乾草模樣的粘稠物。冰蟲被稱為地球上惟一凍不死的生物,具有科學家理想中外星生命的特質。科學家認為冰蟲這種罕見的耐寒體質可以證明在外星球上也可能存在像冰蟲一樣的耐寒生物。它們在冰中自由行走,在極地低溫下活躍生存,稍微升溫便化成一團粘稠。《西雅圖時報》報道,美國生物學家將聯合美國宇航局和《國家地理雜誌》投入巨資研究極地冰蟲,希望據此在探索外星生命的旅程上邁出一大步。

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極地冰蟲是少數活躍在極地低溫下的生物之一。它們被生物學家稱為,最大的無脊椎動物,冰封大地中最活躍的生物。極地冰蟲生活在終年積雪的冰川地帶。在美國阿拉斯加、英國哥倫比亞和俄勒岡州靠近極地的冰川區都可以發現它們身影。它們個頭非常小,在雪地里就像一絲細細的小黑線。它們可能是世界上最不怕冷的動物。在冰川地區刺骨的寒溫下,其他動物幾乎被凍成冰棒,甚至連細胞都凍得「咯咯」作響。然而這種低溫對於極地冰蟲來說卻是最舒適的生活環境。科學家發現,冰蟲的細胞膜和細胞酶在低溫下正常新陳代謝,細胞膜保持固有的彈性。冰蟲不僅抗凍還耐餓。科學家曾把幾隻冰蟲放在冰箱里研究。兩年過去了,不吃不喝的冰蟲在冷藏室里依然頑強地生存著。但冰蟲也有致命的缺點——怕熱。冰蟲抵禦高溫的能力異常脆弱,只要溫度高於四攝氏度,冰蟲細胞膜就溶化,細胞內的酶也化成一堆乾草模樣的粘稠物。

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5 冰蟲 -穿冰之謎

冰蟲冰蟲
圍繞冰蟲的眾多難解之謎中,最令人匪夷所思的是冰蟲可以在固體冰塊中自由穿行。誰也不知道它們是怎麼破冰而出。有的科學家說,冰蟲可能順著冰中的縫隙鑽出冰面;還有的人猜測冰蟲有破冰術。多名生物學家猜想,冰蟲體內可能含有化冰物質。每當它們穿冰而行時,體內細胞釋放出能量,把周圍的冰塊融化,形成一條通道,就像是「滾燙的刀子切化了黃油」。

一名研究雪地動物的專家說,在眾多雪地跳蚤、雪地線蟲和雪地蜘蛛中,冰蟲是最神奇的動物。北極熊厚厚的皮毛使它與外界低溫隔絕,自身又可以儲存能量。南極鱈血液內有防凍劑,使它在冰天雪地中照常生活。然而渾身赤裸、微小的冰蟲靠什麼來保暖,甚至穿冰?生物學家普策爾說:「當溫度下降時,冰蟲體內馬上製造能量。就像往油箱里加汽油。」1887年,美國西雅圖著名攝影家柯蒂斯首次發現了冰蟲,為它取名「雪鰻」。但很少有人關注。近年來全球變暖使極地動物瀕臨滅絕,冰蟲才慢慢進入研究者的視線。美國華盛頓一所大學的生物研究生本·李把冰蟲選為自己的畢業論文課題。李說:「冰蟲現在是炙手可熱,對於它的研究幾乎空白,然而它卻是如此奇妙。」

6 冰蟲 -藏身之謎

冰蟲冰蟲被稱為地球上惟一凍不死的生物
冰蟲的生活方式也充滿奧秘。它們總是生活在終年積雪的冰川地帶,行蹤隱秘。一到夏天大規模的冰蟲就破冰而出,出來搜尋食物。據尋找冰蟲的研究者說,稍不留神就可能踩死上萬隻纏繞在一起的冰蟲。冰蟲日落而出,日出而息。夏天太陽升起之前,冰蟲紛紛躲回冰層。太陽落山後冰蟲從洞穴中出來,搜尋海藻、花粉和其他可以消化的殘渣作食物。所以它們的學名叫「solifugus」,即躲避太陽。

到了冬天,冰蟲聚集地大都大雪封山,沒有海藻或者其他食物,它們就躲在地下。但至今為止,沒有人知道冰蟲如何在地底過冬。一到冬天冰蟲似乎絕跡。科學家懷疑它們躲在雪底冬眠。不過最近研究者發現如果挖的足夠深,在冬天也可能看見冰蟲。美國兩名生物學家曾多次到終年積雪的雷尼克山中挖冰蟲。他們至今找到的冰蟲都藏身在3米以下的地洞中。冰蟲被稱為地球上惟一凍不死的生物,具有科學家理想中外星生命的特質。科學家認為冰蟲這種罕見的耐寒體質可以證明在外星球上也可能存在像冰蟲一樣的耐寒生物。2005年,美國宇航局(NASA)出資20萬美元資助冰蟲的研究項目。NASA認為冰蟲能夠在如此惡劣的環境中生活自若,本身就證明木星的冰球或者其他星球上可能也存在類似的外星生物。美國《國家地理雜誌》也注意到了冰蟲,資助研究者尋找冰蟲。《國家地理雜誌》認為,冰蟲在器官移植方面的價值遠比它所代表的外星生命更有現實意義。冰蟲細胞能夠在低溫下保持正常新陳代謝。而移植的器官在冷藏過程中卻消耗能量,快速萎縮。如果冰蟲新陳代謝的秘密能夠揭開,醫生就可以用化學和藥物使器官保存更長久。

7 冰蟲 -文化藝術

冰蟲冰蟲在雪地里就像一絲細細的小黑線
文人的想像力確實豐富,早在20世紀初冰蟲就出現在了作家的筆觸中,一些書籍和詩歌也能見到冰蟲的身影。這僅有不到5厘米長,生活在厚厚的冰雪之下的小蟲子,那時就已經是詩人眼中愛情的見證,生命的感言了。作家羅伯特·塞維斯在他的作品中多次提到這種神奇的小蟲子。尤其是一部小說中的著名詩歌《98的痕迹》:「在那片淡藍雪天之地,置身地之無極;極地平原的光影中,北極熊在歡唱歌舞;啊,你是我的心肝、我的生命、我的靈魂;當極地的冰蟲歸巢時,我將見到你。」

而本·李也不僅僅在尋找研究著冰蟲本身,他還有一個目標就是熟記塞維斯的140行長詩《藍色雪山》:當一切變的清晰,你走近羞怯的觀望,小小的蟲子擁擠在一起,伸著藍色的鼻子,為了生命延續,它們尋找一切養分,它們互相咀嚼彼此的尾巴,直到頑強的活下去。被詩人如此的鐘愛,也許就是因為它們在那樣惡劣的環境中依然能夠生存。但是在未來的50年,由於全球變暖,它們賴以生存的冰雪就要慢慢消失,到那時冰蟲也將成為一種滅絕的動物,人類可能只能在詩歌中感嘆它們的神奇了。

8 冰蟲 -參考資料

1、http://www.lzlife.cn/pic/view,8430,1.html
2、http://www.xian.cgs.gov.cn/wenhuaziyuan/2008/0623/content_1815.html

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