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走近长寿动植物

2018-11-12李忠东

青少年科技博览(中学版) 2018年9期
关键词:水螅贝壳长寿

李忠东/编 译

自古以来,人类就一直希望长命百岁,但无论多么渴望、多么努力,与很多动植物比起来,人类的寿命只能望尘莫及。大自然的神奇让我们叹为观止,为了实现人类的长寿希望,还是先了解几位动植物寿星吧。

405岁的“明”

动物的代谢速度比植物快,通常很少活到几百年。那么,最长寿的动物寿命多少岁呢?

世界上最长寿的动物是一种名叫“明”的蛤蜊。“明”是一种圆蛤,生长在大西洋北部海底,因为其生长初期正好处于中国明代而得名。

2006年,英国班戈大学海洋科学学院的科学家在冰岛海底捕捞到3 000多个空贝壳和34个存活的“明”,平均长度约为8.6厘米。因为“明”身上的贝壳共有405条纹理,科学家断定它们已经存活了405年,是已知最古老的独居动物。

“明”存活了405年

贝壳上的纹理不但是断定“明”确切年龄的依据,也使其成为记录环境变化的活标本。

海洋圆蛤类软体动物通常能活200多年,并将气候记录呈现在贝壳的纹理中。根据这些数据,人类可以建立北大西洋气候变化的详细图表。

遗憾的是,这些“明”在研究过程中陆续死亡,它们的肉体部分已被取出,贝壳将继续用于科学研究。科学家目前还无法得知“明”是如何在海底生活了数世纪时间的。尽管破解“明”的长寿之谜困难重重,但它们的发现为人类带来希望。它们是怎样延年益寿、保持肌肉活力、防止发生病变及维持神经系统健康的,这都有待研究。

生于明代而得名

贝壳纹理知年龄

顽强存活数世纪

在许多动物的细胞中,含氧分子与细胞膜发生反应后会生成很多小分子,对细胞的其他部分产生破坏。但研究表明,海洋圆蛤类软体动物的细胞膜对这种伤害有很强的防护力。“明”之所以活这么长,很可能在于它细胞衰老的速度很慢,甚至可以忽略不计。

科学家推测,并不是所有动物都像“明”这样随身携有方便记录年龄的证物,因此可能还有比“明”更长寿的动物。

4 800岁的狐尾松

几百岁的动物就让人类羡慕不已,几千岁的植物岂不是让我们无法呼吸?

狐尾松傲然屹立

狐尾松是一类生长在美国西部干燥高山上的常绿树木的统称,因满满一树针形叶聚集在一起,远远看去就像狐狸尾巴一样而得名。这种植物的生命力极其顽强,以长寿著称,是世界上最古老的树木之一,其中最高树龄已达4 800岁。

狐尾松有两个种群:一是科罗拉多州和犹他州的洛基山狐尾松,二是加利福尼亚州东南部的白山和帕纳明特山地的大盆地狐尾松。

狐尾松的年轮间隔宽度不一,反映出它们应对不同时期自然环境的调节能力。遭遇连续干旱,狐尾松就有可能转入“睡眠状态”,终止全部的新陈代谢,直到外部环境改善才重新恢复制造新生细胞。由于松木的密度极高,而且含有大量黏糊糊的树脂物质,各种害虫和病菌无法入侵,所以它们几乎不受疾病的折磨。

狐尾松生长的地方土壤贫瘠。在一年当中,可供它们生产并积淀营养物质准备过冬的时间不超过6周。由于日照时间和土壤营养物质供给的限制,狐尾松的生长速度相当缓慢,每100年生长的高度平均不到2.5厘米。一棵700岁的树仅90厘米高,树干直径只有7.5厘米。

历经千年沧桑

古老的狐尾松被风化后看起来奇形怪状,只剩下一根活着的树枝和几根长着松针的嫩枝。依靠一条狭窄的活树皮从土里向上传输水分,竟然能保证针叶30年不落。尽管枯死,狐尾松木质还一直保持坚实,树干依然挺拔直立,即使只剩下一截光秃秃的树干,也常常会冒出一两根新枝继续生长。

2001年的一项研究,对年龄相差4 700年的狐尾松的花粉和种子进行了比较,发现花粉和种子的变异率并没有随着年龄增大而明显上升,老龄狐尾松维管组织的功能和年轻狐尾松一样正常。它们饱经风霜,经常受到大自然的破坏,被闪电击中过树干,被大雪压断过树枝,但是它们的细胞没有衰老,仍然保留着年轻时的活力。迄今为止,还没有人真正弄清楚狐尾松的寿命为何会如此之长。英国亚伯大学的科学家霍华德·托马斯认为,可能主要归功于“分生组织”(根和芽等)的一种特殊性质。根与芽都能形成干细胞,而干细胞具有惊人的再生能力,可以使狐尾松保持年轻和活力。比利时根特大学的生物学家利

芬·德维伊尔德提出,狐尾松之所以长寿,或许要归功于它们分生组织中被称作“静止中心”的一小群细胞。这些细胞分裂速度相对较慢,可能会抑制分生组织中干细胞的分裂。这很益于狐尾松延年益寿,因为细胞的每次分裂都有可能产生有害的DNA突变。

根芽形成干细胞

永葆青春活力

生生不息的水螅

人类关于动植物长寿机制的研究始终没有停止,并不时带来激动人心的消息。

水螅是一种多细胞无脊椎动物,只有几毫米至15毫米长,但老化速度极慢。用显微镜可观察到它的活动状况,管状身体结构包含着触须、口腔和黏性触角。实验数据表明,一种淡水水螅寿命很长,历经1 400年,死亡率仅5%。正是因为水螅生生不息,表现出顽强的生命力,所以多年来它一直是科学家探索“长生不老”现象的重要研究对象。

棕色水螅长势旺

一位生物学家介绍说,他在实验室里养了一条水螅,存活的时间超过了4年,对于仅仅15毫米长的动物而言不能不说是一个奇迹。特别是在实验进行到现在的时候,这条水螅看起来竟然和第一天一样年轻。没有人知道它到底能活多久,也许受疾病等威胁只能活几年,也许寿命可以达到万年。

德国基尔大学的一个科研团队在研究水螅时,找到了一个叫作FoxO的基因。为了发现这个基因,科学家从水螅中分离得到干细胞,然后对这些干细胞的基因进行筛选和研究,最后发现,没有FoxO基因的水螅干细胞数目明显减少,携带功能失活的FoxO基因的水螅的免疫系统发生了显著变化,出现了与人类衰老相似的迹象。水螅靠无性生殖繁衍后代,它们会使用3个不同的干细胞群来复制所有组织,从而形成一个功能完整的个体。科学家发现,这3个干细胞群都含有FoxO基因。FoxO基因具有抗衰老特性,如果被去掉,水螅就会衰老。目前研究人员还不清楚FoxO基因是如何防止水螅(特别是水螅干细胞)衰老的,但知道它可以集成各种分子信号,包括一些来自细胞外部环境的信号。

“我们的研究团队首次证明了FoxO基因与衰老具有直接关系,已经有研究发现FoxO基因在百岁老人身上表达活跃。”主持这项研究的基尔大学动物学家托马斯·博世表示, FoxO实际上可能是整个动物王国中普遍存在的抗衰老基因。

人类能否获得希望的长寿,探索的道路还十分漫长,或许在不远的将来,研究者队伍中也有你的身影。

绿色水螅水灵灵

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