冰冻后缓步动物也会像睡美人一样停止他们的内部时钟
只有在显微镜下,它的同名相似性才变得明显:丰满,圆润的体格和短腿让人联想到熊的相似性。图片来源:拉尔夫·席尔
缓步动物在适应恶劣的环境条件方面非常出色。早在2019年,斯图加特大学生物材料和生物分子系统研究所的教授拉尔夫·席尔(Ralph Schill)就证明了无水生物(干燥)缓步动物可以在不吸收水分的情况下存活多年。在冷冻状态下,它们是否衰老得更快或更慢,或者衰老是否停止,以前还不清楚。但谜团现在已经解开了:冰冻的缓步动物不会衰老。
缓步动物,也被称为水熊虫,属于线虫家族。它们的步态让人想起熊的步态,但这是唯一的相似之处。缓步动物的大小仅为一毫米,在进化过程中已经成功地完美地适应了快速变化的环境条件,并且可以在极端高温下干燥,在寒冷的条件下冻结。“他们不会死,他们会陷入深度睡眠,”席尔解释说。
睡美人假说
对于细胞有机体,冷冻或干燥会引起不同类型的压力。但缓步动物可以在炎热和寒冷中同样毫发无损地生存。但是不表现出任何明显的生命迹象。这就提出了一个问题,即动物的内部时钟会发生什么变化,以及它们是否在这种静止状态下同样也衰老。
对于在栖息地等待多年等待下一次降雨的干燥缓步动物,拉尔夫·席尔(Ralph Schill)和他的团队几年前回答了衰老的问题。在格林兄弟的童话故事中,公主陷入了沉睡。100年后,当一位王子亲吻她时,她醒来了,看起来仍然像以前一样年轻美丽。这与处于干燥状态的缓步动物相同,因此这也被称为“睡美人”假说(“睡美人”模型)。
“在不活动期间,内部时钟停止,只有在生物体重新激活后才会恢复运行,”Schill解释说。“所以,缓步动物通常只能活几个月而没有休息时间,但是在极端情况下可以活很多年甚至几十年。
到目前为止,目前还不清楚冷冻是否也适用于其它动物。它们是否比干燥的动物衰老得更快或更慢,或者衰老也停止了?
在显微镜下拍摄的实时图像有助于Schill和他的同事研究缓步动物的(不)活性。图片来源:拉尔夫·席尔
冷冻后老化过程也会停止
为了探索这一点,Schill和他的团队进行了几次实验,他们在-30°C下冷冻了总共500多种缓步动物,再次将它们解冻,计数,喂养它们并再次冷冻它们。这种情况一直重复到所有的动物都死了。同时,对照组保持在恒定的室温下。排除在冷冻状态下的时间,与对照组的比较显示几乎相同的寿命。“因此可以判断,冰冻后缓步动物也会像睡美人一样停止他们的内部时钟,”Schill总结道。
席尔和他的同事们在《动物学杂志》上发表了他们的发现和方法。