揭秘生物神奇的“隐生”术

水是一切生命不可缺少的物质。大多数动物、植物，甚至包括人类，其重量的50～70%是水分。如果人体失去水分的20%，就会死亡。青蛙、蚯蚓失去自身液体的60%，还没有达到受伤害的程度，这种能力是不可轻视的，但青蛙和蚯蚓还不能和隐生生物相比。一些隐生生物能失去自身水分的99%，当再有合适的水分时，竟能神奇地恢复生命活动。

隐生生物的种类

许多有机体是典型的隐生生物类型。动物界也有很好的代表，特别是3种低等动物：轮虫、线虫和熊虫。随着生物的进化，隐生生物种类变得越来越少。一些昆虫已经获得忍耐干燥的诀窍：一种非洲的摇蚊能有规律地生活在干旱和有水的池塘里。苔藓、蕨类、地衣、真菌、活动的干酵母和一些高等植物，在抗干燥中都有自己的特色。非洲南部有一种叫复苏植物的开花植物和一种蕨类植物中的卷柏，能抗沙漠的干旱，体内的含水量可降低到5%或更少。

这些有天赋才能的动植物，为我们理解生与死的分界线提出一个严肃的问题，在极端干燥时，它们没有通常的生命迹象，如运动、对周围环境中的气体和营养的反应和变化。然而，如果不把它们当作生命，我们就轻率地认为，生命可能是一个不连续的现象，能被一个很短的死亡和再生所打断。隐生生物的新陈代谢是停止呢，还是缓慢地进行？这确实是个很难回答的问题，即使用最敏感的生物技术测量，也不能揭示隐生生物的新陈代谢。但许多生物学家确信，在隐生生物的有机体中，完全停止的新陈代谢可能是可逆的。

▲卷　柏

由于这类生物新陈代谢基本停止，它们的寿命很长，一些线虫在干燥状态下，至少能生存23年或39年。如果熊虫遭到一场干旱，生命至少延长1～60年。据说一块干燥苔藓在博物馆中度过了120年。隐生生物的这些能力，如果扩展到寄生在作物上的蠕虫或致病的细菌上时，就给它们带来更凶恶的特性，然而干燥有机体的长寿命也给人类带来益处，如在处何种子中常利用这个特性。生物组织的长寿命，就意味着给未来育种者提供丰富的种质资源。

适应人干燥的能力

隐生生物除了长寿命外，还能抗各种逆境。在完全水合状态下，Polypedilum幼虫（昆虫）在43℃下不适应，然而干燥的幼虫作高温102～104℃下一分钟或更多时间后，仍能恢复发育成成虫。干燥的苔藓在100℃下能生存下来，干燥的熊虫、轮虫在151℃下能生存3分钟。干燥的熊虫比人类抗X射线的能力强1000倍，并且在电子显微镜下表示出活力，在这里大气压是10-6米水银柱。

隐生生物的这些能力，主要是由于干燥。研究者发现，进入隐生生活的生物，最适应缓慢地干燥，苔藓植物对快速干燥是敏感的，但在开始几个小时相对的水逆境，以后能抵抗相当的干燥。把熊虫直接放入干燥的空气中，它就会死去；如果最初使熊虫逐步干燥，它就能生存下来。许多动物在干燥过程中，试图控制它自身的干透速率，如线虫卷曲起来，减少躯体表面积，避免体内水分较快地跑出；熊虫把它的躯体卷曲成桶状，以遮蔽躯体的表面皱折，皱折部位表皮特别薄，容易失去水分。线虫可以浓缩躯体外部覆盖层或角质层中的成分，使之成为稠密层，当干燥时，减少水分蒸发速度。

缓慢地干燥可能给这些动、植物带来另外的好处。为应付严酷的干燥，许多隐生生物在它们能完全忍耐干燥以前，需要产生大量碳水化合物，如丙三醉和海藻糖（由两个葡萄糖组成的糖）研究者认为：这些糖能代替水分子，紧紧束缚核酸和蛋白质分子，在干燥时能帮助保存细胞膜和细胞器（线粒体和叶绿体）。膜是由两层类脂组成，同蛋白质一起，在细胞生命活动中起着重要作用，当水分留在细胞时，膜对干燥特别敏感，已经干燥的生物，它们的类脂不存在正常的构型，而形成一个充满水的管状、窄的复杂排列，这对细胞有特别的保护作用。

▲苔藓植物

隐生生物和特殊的化学物质之间的联系，在植物中还不太明显，但糖和氨基酸在苔藓和复苏植物中可以保护膜。也有人认为，在复苏植物中没有特殊的溶质使它们忍耐干燥，但大量膜的稳定剂在植物脱水时似乎能阻止膜结构不可逆的损坏。

隐生生物的复苏

干燥蠕虫的肌肉组织和它们的丝状体是紧紧靠在一起的，这些丝状体在再水合时，20～30分钟后与肌肉组织分开。蠕虫的肌肉组织里含有线粒体。干燥蠕虫的线粒体一开始吸水时，线粒体膨胀，变成球形，然后收缩，恢复正常的外形。这些变化显示出，线粒体正在恢复，其功能的恢复，可能涉及到膜、离子平衡的恢复，以及稍后的多余水分移动。研究者还发现，干燥蠕虫吸收水分和生命恢复之间有一个“延迟期”，通常“延迟期”为2～3小时，但也有30分钟，或多于5个小时，因为恢复水分时，线虫立即“接通”它们的新陈代谢，但不能运动。实际上在这个“延迟期”中，隐生生物是在修复干旱时所遭受的损失。

一些另外的隐生动、植物，从海虾到干燥的种子都有类似的机能，如干燥的苔藓线粒体，再水合时，经历的变化和蠕虫相似。

没有一个人声称，动、植物隐生生活的难题已经解决，但也出现一些一致意见：隐生生活的动植物依赖它们的膜来处理逆境中的各种问题，当遇到恶劣环境和水分供应不足时，使突然的灾祸变得柔和，也许用海藻糖来保护它们的膜，当水分恢复时，仍然不清楚的机制使膜首先恢复。

▲干燥蠕虫

隐生生物研究的里程碑

隐生生物的研究始于1702年，英国学者利温霍克报告了他的著名试验：在屋檐水槽的沉淀物中发现一些微生物，他拿一些干燥的沉淀物（已在铅制的水槽中放置2天）放在试管里，然后倒一点煮沸后放凉的雨水，再进行观察，先看出一些微生物素紧堆在一起，经过一个短时间后，微生物开始展开它们的躯体，1.5小时后能在试管里游动；1743年，英国学者尼德哈姆又发现：在小麦中过隐生生活的线虫，这些“无生命”的线状物，当加上一滴水时，躯体就能扭动。但是，对这些研究也是有争论的，意大利生物学家斯帕兰扎尼不承认尼德哈姆的观察结果，把他的研究归因于水分的再进入，引起无生命纤维的可能运动。大约到了1775年，一些科学家工作者指出，尼德哈姆的观点是正确的，斯帕兰扎尼也承认了潜生命的事实，并做了许多干燥轮虫、线虫忍受极端环境，如干热、冷、真空、电击等的重要试验。

新陈代谢

新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称，其中的化学变化一般都是在酶的催化作用下进行的。它包括物质代谢和能量代谢两个方面。物质代谢是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。能量代谢是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程。

1850年，对隐生生物的观察渐入高潮。主要的研究者是法国学者多耶雷，他认为由于干旱而带来新陈代谢完全停止的有机体能恢复生命；而法国的另一位学者普舍特认为，新陈代谢停止生命就不能恢复。两个人都做了轮虫和缓步类动物的试验，但对潜生命问题，两个人得到的却是完全相反的结论。1859年，多耶雷和普舍特说服了法国生物学会，按照他们的各自观点进行自己的实验。

一年后，解剖学家、人类学家布罗卡撰写了一篇6000字的报告，认为他俩的实验是隐生生物研究的里程碑，是给20世纪留下的一篇很有影响的文献。