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水熊

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水熊

中文名稱 ：水熊 別 稱 ：水熊蟲 界 ：動物界 門 ：緩步動物門

水熊也稱水熊蟲(Water Bear)，是對緩步動物門生物的俗稱，有記錄的約有900餘種，其中許多種是世界性分布的。水熊體型極小，必須用顯微鏡才能看清，身體表層覆蓋着一層水膜，用於避免身體乾燥，同時可呼吸水膜中的氧氣。主要生活在淡水的沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中，少數種類生活在海水的潮間帶，靠尖銳的吸針吸食動植物細胞里的汁液為生。最大的特點是它從卵里生出來就已成年，無童年時期，身體裡細胞的數量終生都不再改變。水熊是地球上生命力最強的生物，具有強大的生命力與高超的生存本領，能夠低溫隱生，低濕隱生，缺氧隱生，變滲隱生，也可以高溫生存，甚至可以在沒有防護措施的條件下在外太空生存。例如它在喜馬拉雅山脈(6000m 以上)和深海(4000m 以下)都能生存。

物種學史

物種發現

「小水熊蟲」在1773年首次被一位名叫哥策的神父描述，但並不完整。1774年和1776年意大利人考廷和斯巴蘭扎尼發現，在缺水的環境下，緩步動物能夠不脫去保護外殼而「復活」。斯巴蘭扎尼並且指出，緩步動物要渡過缺水時期，就必須慢慢的失水。而緩步動物Tardigrada這個名字，也是斯巴蘭扎尼首次給出的。水熊蟲的化石讓我們知道，這一物種早在5億年前的寒武紀就存在了。從它們被發現開始，人們對緩步動物在動物分類中的位置，形態學，生活方式，組織學以及其隱生性的研究興趣有增無減。

米勒研究

1785年米勒（O.F.Müller）對這種動物作了深入的觀察。他嘗試將緩步動物歸入動物演化樹中並且把它歸入壁虱屬。米勒所使用的學名Acarus ursellus被林奈寫到了他的《自然分類》中。1834年舒爾策發現了有名的Macrobiotus bufelandi。該名字來源於柏林醫生Hufeland，他著了一本有關長壽術（德語：Makrobiotik）的書叫《延年益壽之藝術》。相對於斯巴蘭扎尼的「復活」，舒爾策認為緩步動物在缺水後再次接觸到水時，是「甦醒」過來了。但他的看法並不是得到很多的認同。他同時代的愛亨伯格則認為，缺水時，緩步動物能分泌一種物質，在裡面緩步動物不但能度過困難時期，而且能繁衍後代。數年後「醒過來」的只是它的後代。更有人認為那是一種自然發生（generatio spontanea）。對緩步動物形態，系統分類和生理研究有着最深遠影響的貢獻當屬法國人Doyères所寫的書《Mémoire sur les Tardigrades》（1840-1842年）。他強調了緩步動物在慢慢失水的環境中「復活」的能力。這和當時另一種觀點相衝突，就是認為，沒有任何預防措施可以阻止完全脫水的動物的死亡。1859年巴黎生物協會最終通過一份超過100頁的鑑定形成定論，就是Doyères的意見是對的。新的問題是，在這種脫水環境中，緩步動物的新陳代謝究竟只是變慢了還是停止了。20世紀初，耶穌會神父吉爾伯特·弗蘭茲·拉門（Gilbert Franz Rahm）通過緩步動物還能度過低溫（絕對零度）環境的現象認為，新陳代謝是停止了。1922年鮑曼通過對脫水隱生的形態和生理方面的研究，再次捍衛了這一觀點。

分類研究

1851年Dujardin認為緩步動物是一種原本生活在海洋里的生物，這是緩步動物的分類的第一步。1907-1909年Murray在不列顛-南極探險中收集到多種緩步動物的樣本。使得緩步動物的種類在很短的時間內上升到了25種。1928年圖靈為緩步動物建立了一個新目。但緩步動物在動物界中的位置在Doyères的著作中並沒有被提及。1851年Dujardin根據它們具有和線蟲動物相似的咽，而認為緩步動物是線蟲動物的近親。而1896年海克和1909年裡希特斯則認為它的近親應該是節肢動物。但大部分的專家卻認為應是節肢動物。1929年根據當時組織學的證據人們將它劃為節肢動物下的綱。到了1953年，人們終於可以有技術基礎去測量緩步動物正常和隱生狀態下的氧氣消耗量。1968年科學家通過電子顯微鏡觀察到緩步動物的儲存細胞。1972年拉馬佐蒂的專著第二版出版，列舉了413種緩步動物。1974年借拉馬佐蒂75大壽之際在意大利城市帕蘭扎（Pallanza）舉行了第一屆國際緩步動物論壇。

形態特徵

緩步動物是多細胞動物。它們非常細小，大部分不超過1毫米，最小的Echiniscus parvulus初生的時候只有50微米。而最大的Macrobiotus bufelandi則只達1.4毫米。通體透明，無色，黃色，棕色，深紅色或綠色。它們的顏色主要是它們的食物賦予的。它們食入含類胡蘿蔔素的食物，類胡蘿蔔素可以在各器官沉積。它們由頭部，四個體節，被幾丁質構成的角質層覆蓋。四對腳，末端有爪子，吸盤或腳趾。由長長的細胞組成的肌肉因應體節而分布。口前有兩向前突出，一個用於刺進食物，另一個則是吸收工具。前腸有很多成對腺體，薄薄的食道連接中腸。在兩個目的水熊蟲中腸和末腸之間有馬氏管，專司體內的滲透壓平衡。神經系統的構成：咽上下神經節，其中咽下神經節和腹部四個神經節鏈式相連。體腔中的細胞負責儲存。水熊蟲沒有循環系統和呼吸系統。緩步動物通常是雌雄異體。它們的性腺是次體腔（事實上，所有的節肢動物都是這樣）的殘留物，是不成對的囊狀器官，或者是在肛門前向外開口，或者是向終腸開口。卵子並不需要事先受精就可以被排出體外。

棲息環境

電鏡下的水熊蟲，水熊蟲在乾燥狀態或環境惡化時，身體會縮成圓桶形自動脫水靜靜地忍耐蟄伏（隱生現象），此時會展現驚人的耐力。生命力超強，能在冷凍、水煮、風乾的狀態下存活，甚至能在真空中或者放射性射線下存活。

分布範圍

水熊有記錄的約有900餘種，其中許多種是世界性分布的。

生存能力

緩步動物門具有全部四種隱生（Cryptobiosis）性（即低濕隱生Anhydrobiosis、低溫隱生（Cryobiosis）、變滲隱生（Osmobiosis）及缺氧隱生（Anoxybiosis）），能夠在惡劣環境下停止所有新陳代謝。緩步動物也因此被認為是生命力最強的動物。在隱生的情況下，一般可以在高溫（151°C）、接近絕對零度（最高紀錄-272.8°C）、高輻射、真空或高壓的環境下生存數分鐘至數日不等。曾經有緩步動物隱生超過120年的記錄。

低溫隱生

低溫就會引起低溫隱生。緩步動物能先被冷凍再經解凍而復甦，而且不會對身體造成損壞。1975年Crowe將活動狀態的Macrobiotus areolatus放到2毫升-20°C的水中。所有實驗動物立刻進入小桶狀態。在4°C的水中解凍只需要一分鐘。80%的動物成功甦醒。神父拉門曾把水熊蟲在-200°C的液態空氣里泡了20個月，在-253°C的液態氮里泡了26小時，-272°C的液態氦泡8小時。結果，在之後，水熊蟲們像什麼都沒發生似的，「復活」了。一些極地魚類物種會分泌防凍蛋白，自己體內不結冰。但水熊蟲似乎允許體內結冰，或它能夠自我修復。

低濕隱生

這是最常見的隱生形式，當陸生的緩步動物生活環境開始缺水時即會發生。但當它們再次接觸到水的時候，它們能在很短時間之內重新活動。包括陸生緩步動物在內，只有它們身處水中才能存活。如果周邊液體被稀釋甚至低於體液濃度時，緩步動物就會蜷縮成桶狀。背側的甲片會層疊在一起，甲片之間的彈性角質層會收縮。進入所謂的「小桶狀態」（Cask Phase）（Tönnchenform）。在「小桶狀態」下，它們的新陳代謝速度會降低到原來的0.01%。進入「小桶狀態」的首要原因是缺氧。實驗中停止通風，緩步動物會收縮。但在水中肌肉的收縮狀態不能持久。所以「小桶」遇水即會重新舒展，但個體會立即進入窒息狀態（Asphyxia）。緩步動物能渡過缺水期有前提，就是該過程是緩慢進行的而且空氣濕度不能太低。乾燥過程太快，緩步動物就沒有時間去收縮。作違背該前提的實驗，可以觀察到緩步動物緊壓在地表，很難復甦。

缺氧隱生

缺氧隱生發生於緩步動物周遭液體含氧量低於一個閾值。開始的時候緩步動物先收縮，但後來就會伸展到最大狀態，同時也是窒息狀態，而且它們已沒有能力排出進入體內的水分。一些種類能在缺氧狀態下存活五天。缺氧隱生時緩步動物的新陳代謝狀態不明。

視頻

水熊是地球上已知生命力最強的生物，可以在沒有防護措施的條件下在外太空生存