

微小而强大的缓步动物能够忍受最极端的环境,可以在海洋、南极冰川、熔岩区、沙丘以及更著名的是太空中生存。这些长约一毫米的无脊椎动物,被亲切地称为“水熊”、“苔藓猪”和“坚韧的缓步动物”,几乎在地球上的所有栖息地都能找到,甚至栖息在苔藓床或人们院子里的潮湿土壤中。鉴于它们对地球的广泛统治,研究人员长期以来一直试图了解这种动物是如何扩散到如此遥远的地方的。
上周,波兰亚当·密茨凯维奇大学的生物学家描述了一种潜在的、尽管有风险的缓步动物迁移动方式:鼻涕虫黏液。在实验室里,该团队研究了缓步动物物种Milnesium inceptum与陆生蜗牛物种Cepaea nemoralis之间的关系,发现粘附在蜗牛身体黏液上的水熊虫可以被短距离运输。然而,这种分泌物付出了危险的代价:虽然缓步动物可以在蜗牛的帮助下走得更远,但很少有缓步动物能活到粘稠旅程的终点。
尽管旅程可能是纯粹巧合,甚至是代价高昂的,但“这种短距离运输可能对当地动物种群的基因多样性产生重大影响,”研究作者 Zofia Książkiewicz 和 Milena Roszkowska 在一封电子邮件中共同写道。他们的研究结果于 4 月 14 日发表在《科学报告》杂志上。
就体型而言,水熊虫确实有令人印象深刻的运动范围——它们可以独立协调八条粗壮的腿并摇动它们的头部。在有利的潮湿栖息地中最为活跃时,可以看到缓步动物以类似昆虫的蹒跚步伐,每秒移动的距离可达自身体长的两倍。然而,以这种速度,它们只能走那么远。
“缓步动物是真正迷人的生物,”加州大学圣巴巴拉分校的分子生物学家 Molly Jane Kirk 写道,她研究缓步动物如何适应极端环境。“它们已经完成了这种扩散,尽管它们的体型非常小,这强烈表明,与其他密切相关的节肢动物一样,它们在到达新的栖息地时得到了一些帮助。”

过去的研究表明,这些无脊椎动物可能会搭乘风的顺风或水流的航行。其他研究也显示出迹象,表明缓步动物可能会搭乘鸟类的羽毛或在蜗牛的胃肠道内旅行。研究缓步动物的 Roszkowska 和研究蜗牛的 Książkiewicz 认为,探索这两种生物的交叉点,因为它们都可以在一些相同的栖息地找到。鉴于这些有壳生物被一层湿润的粘液覆盖,Roszkowska 和 Książkiewicz 怀疑搭便车对水熊虫来说可能是有利的。
在受控的实验室环境中,该团队研究了Cepaea nemoralis运送活跃的缓步动物和那些处于“休眠状态”的缓步动物的能力——这是一种休眠状态,它们以冷冻的形式生存。当它们进入这种模式时,缓步动物会排出大部分水分,代谢率几乎会趋于平缓。它们可以在这种脱水状态下停留 30 年,甚至在复苏(或水合)后繁殖。
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Książkiewicz 和 Roszkowska 将装有Milnesium inceptum的水滴和苔藓放在一个容器中,观察这些无脊椎动物是否能独自爬过墙壁。然后,他们让一只陆生蜗牛穿过这些基质,看看这些微小的居民是否会粘附在黏液上以越过障碍物。没有和蜗牛一起空间的缓步动物仍然留在盒子里,即使它们处于活跃状态。但那些结伴而行的成功地被运过了障碍物。这表明缓步动物可能会经常搭乘蜗牛。

然而,在搭乘之后,拼车者被干涸的黏液覆盖。在第二个实验中,Książkiewicz 和 Roszkowska 尝试重新水合了旅途中疲惫不堪的缓步动物,发现只有 34% 的缓步动物在被黏液覆盖后能够复苏。与此同时,98% 没有搭乘蜗牛车的缓步动物幸存下来。
“我们知道蜗牛黏液的主要成分是水。然而,在黏液干涸后,缓步动物以非常奇怪的姿势‘冻结’,而且没有完全形成的休眠体,”Książkiewicz 和 Roszkowska 在电子邮件中写道。“我们没想到它们能在水合后恢复生命。其中一些没有[存活],但另一些成功地完成了水合过程并恢复到活跃的生活[阶段]。”
未参与该研究的 Kirk 对高死亡率感到惊讶,特别是考虑到缓步动物在恶劣条件下生存能力的研究。她写道:“目前尚不清楚如何评估缓步动物的死亡并与不活动进行比较。通常缓步动物在死亡时具有特定的身体姿势。”但她指出,论文并没有详细描述这一点。
Kirk 和研究作者都希望进一步了解蜗牛黏液的组成以及可能使其对否则无弹性的水熊虫有害的化合物。Książkiewicz 和 Roszkowska 建议,这种运输系统可能对缓步动物的卵更有效,可能是由于尖刺或圆盘状的附着结构。
他们还指出,这项研究是在实验室环境中进行的,并且他们不知道这种行为在野外是否被记录下来。这使得很难得出结论,缓步动物是否故意钩在蜗牛身上移动,或者它们只是被粘在黏液中。作者说,如果蜗牛和缓步动物偶然相遇,这种危险的旅行更有可能偶然发生。
“重要的是要在它们的自然栖息地之外看到这种类型的转移,以证实这种发现也发生在那里,”Kirk 写道。她补充说,这些发现仍然是一种创造性的方法,有助于理解水熊虫的扩散如何为它们的进化以及它们在极端地方生存或不生存的能力提供见解。
“例如,这将有助于我理解,极端耐受性是不够的,动物可能选择寻找一个更适宜居住的栖息地,”Kirk 解释说。这些无脊椎动物的生存技能正在被研究,以期有一天能够帮助人类更能抵抗疾病和辐射。
此外,这种关于缓步动物运输的新见解很有价值,因为“我们对这群动物仍然知之甚少,”Książkiewicz 和 Roszkowska 写道。“我们的研究揭示了一种非常有趣的关系,让我们意识到我们不知道的自然世界中有多少互动正在我们身边发生。”
更正(2022 年 4 月 26 日):故事的早期版本使用了另一张微小生物弹尾虫的错误图片。虽然它也是一种非常酷的生物,但后来已被更准确的水熊虫图像取代。我们对编辑错误表示歉意。