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假死的奥秘

时间:2023-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:假死的奥秘在寒冷和干旱的条件下,一些生物可以将自己严严实实地裹在被膜中。它们的新陈代谢水平急剧下降,看样子像是死去了,但却仍然活着,生物学家将这种现象称作假死或休眠。其次,要进入假死状态,必须要使细胞内的酶失去活性。假死现象在海洋生物中比较少见,但生活在淡水和土壤中的无脊椎动物就常常运用假死伎俩。生物的假死为自身的生存提供了有力的筹码,也为人们提供了生物适应环境的活教材。
假死的奥秘_趣味生物学

假死的奥秘

在寒冷和干旱的条件下,一些生物可以将自己严严实实地裹在被膜中。它们的新陈代谢水平急剧下降,看样子像是死去了,但却仍然活着,生物学家将这种现象称作假死或休眠。

然而,假死毕竟不是真死,一段时间过去后,一旦环境变好,进入假死状态的生物又可以复活。一些微生物在不利环境下会产生芽孢壁等被膜,进入假死状态,一旦环境变好又会重新苏醒过来。生活在水中的单细胞动物,有的即使进入冰水或过饱和食盐溶液,也不会就此死去。这时候,它们也进入假死状态,身体长度可以缩短到几十微米,同时产生多层被膜以抵御有害环境的伤害。

微生物和单细胞动物进入假死状态时产生的芽孢壁、包膜等被膜究竟是由什么构成的?它们又为什么能够抵抗不良环境的侵害?经过研究后人们发现,细菌的芽孢壁是一种致密、厚实的果胶质骨架,由多糖纤维组成。而构成原生动物包膜的成分则是透明蛋白,这种透明蛋白来自于纤维组织,能够抵御弱酸和弱碱的腐蚀。

对于植物的种子来说,假死是为了更好地萌发。假死的种子,包在被膜中的胚处于深深的休眠中。胚乳中藏有高度浓缩的蛋白质、脂肪和糖类,一旦生命活动“启动”,它们就是最早的能量储备。

处于假死状态中的单细胞动物,被膜中还备有重要的能源物质——糖原。细菌的芽孢中,除了糖原更藏有丰富的氮聚合物,依靠这些储存物质,假死的单细胞生物一睡就能睡上10年或更多的时间,等待条件成熟后再复活。

蕨类植物山苏花,它的孢子抵御不良环境的能力实在令人刮目相看。山苏花的孢子囊中散出的孢子呈黄色,高温、酸液或碱液都不能损坏由生物聚合体组成的坚固的孢子壳。而在孢子内部,则保持着相对湿润、有利于萌发的环境。

地衣植物和木贼、石松等蕨类植物堪称首批从水生植物向陆生植物进化的典范,它们产生的孢子能依靠风力传播,由三层膜保护着,外壳上还生有刺,或呈螺旋状,或呈垫圈形。

孢子的特殊外形不仅可供孢粉学家作分类的依据,而且还有利于孢子自身的传播。当孢子飘到空中、飞向远方时,孢子外的刺、“螺旋”、“垫圈”就起了帮助孢子就地扎根的作用。拿木贼的孢子来说,孢子壳上长有长丝,当孢子抱成团时孢子丝会纠缠在一起,一团一团的孢子飞向空中再落到地面,就能扎堆萌发。

药用植物毛地黄的种子上还生有“盔甲”。这种“盔甲”上留有许多网格。“盔甲”能保护毛地黄的胚免受损伤,使种子能在潮湿和恶劣的环境中长时间地存活。

有人将种子植物的假死分成花粉假死和种子假死两个类型。花粉的结构很像孢子,但功能却大不一样,花粉能使植物传播得更远,但本身并不能发育成一株独立的植物。

植物学家认为,开花植物真正的假死是发生在种子的休眠期间。种子里含有胚,胚的体积很小,但能发育成整株植物。而种子萌发所需要的养料,全由胚乳提供。

科学家一直想弄明白,原本充满活力的物质是如何停止其生物化学作用而使机体进入假死状态的?经过研究人们发现,要进入假死首先必须要使机体脱水,因为生物化学反应只能在溶液中进行,缺少了水它就被迫停止。

其次,要进入假死状态,必须要使细胞内的酶失去活性。一些真菌孢子的内部能够产生互相隔离的膜片,用以单独“存放”酶分子,这样就比较容易进入假死状态。

寄生虫的生活是十分舒适的,因为它们的营养全部来源于寄主。然而,寄生虫的寿命又是有限的,它们的死亡对于种群来说是一场灾难。如果寄生虫的卵和幼虫不能适应环境的话,灭亡是早晚的事。

在适应环境方面,人蛔虫的卵堪称一绝。它的卵由五层膜包裹着,所以能在潮湿的土里呆上好几年。有时候,蛔虫的卵更能随风飘向空中,落到某些不幸的人的口中,使他们感染蛔虫病。

秀丽线虫的幼虫在缺乏食物的时候也会进入假死状态。这时候,它们摇身一变,成了老熟幼虫,体外长出结实的角质外壳,外壳的内壁布满大量的脂肪细胞。位于口部和肛门的地方开有专供交换气体的小孔,新陈代谢的速度也变得非常缓慢。在极端高温和严寒的条件下,它们照样能够平安地活下来。

在环境恶劣时,成年线虫能够释放一种散发浓香的性外激素,这些性外激素能够将幼虫吸引到身边,并进入“熟睡”状态。一旦天气转暖,成年线虫外出活动,性外激素的浓度下降了,幼虫就会从假死中苏醒过来。

成熟的线虫产下卵后,幼虫会从卵中孵化出来。当环境不利时,幼虫就会停止进食,身上也长出厚厚的“甲胄”,进入假死状态。

假死现象在海洋生物中比较少见,但生活在淡水和土壤中的无脊椎动物就常常运用假死伎俩。在遭受严寒和干旱的时候,很多无脊椎动物的卵都会进入假死状态。例如,轮虫和达夫林虾在交配过程中都会产生过冬卵。这种过冬卵的卵壳特别厚,能够长期抵抗不良环境,使得自己能在水里存活几个月或是几年。有趣的是,从过冬卵中孵化出的都是雌性个体,它们将从此开始雌性世代。

在假死状态下活得最久的是阿尔梅利伊虾虾卵。这种虾卵的卵壳极厚,无论是严寒、干旱、电离辐射,还是腐蚀性液体,甚至高达100℃的沸水,都无奈其何。它们是在美国大盐湖地区的一口深井里被发现的。据研究,虾卵在那儿已经存活一万年了。

生物的假死为自身的生存提供了有力的筹码,也为人们提供了生物适应环境的活教材。正是这些形形色色的假死现象,丰富了我们对生物世界的认识,保存了多样性的生物基因库,维护了地球上人类赖以生存的、完整的生态系统。

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