据国外媒体报道,大多数动物都痛恨寒冷 。当冬日到来时 , 许多动物都会躲在地下冬眠,或是转移到低纬度、更加温暖的地方去 。但有些奇怪的动物的做法正好相反,在寒冷面前也能应对自如 。
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北极松鼠
我们仍在试图解开这些耐冻动物之谜 。对于其中一种动物来说,这样做可能具有很重要的意义 。几名科学家正在对北极地松鼠展开研究,它们是唯一已知的、能够忍受体温降到零度以下的暖血动物 。如果能解开其中的奥秘,也许我们就掌握了冷冻移植所需的人体器官的关键 。
该研究甚至能为人体冷冻助一臂之力 。这是一个备受争议的话题,有些人将自己的尸体冷冻起来,希望自己在未来更先进的医疗条件下起死回生 。
低于零度的体温对于任何生物而言都是一个严重的问题,因为水在结冰时体积会膨胀 。“当动物细胞中的水结冰时 , 形成的冰晶会膨胀、并撑破细胞 , 导致细胞死亡 。”俄亥俄州立大学的一名昆虫学家,戴维·丹林格说道 。要想在低温下生活,动物必须设法防止细胞内部结冰 。
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木蛙
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冰晶会造成伤害最著名的耐冻生物当属木蛙了 。它们能够在极地的严寒环境中生存数周之久 。“耐冻生物会使用各种各样的‘小技巧’来减少身体组织内部结冰造成的伤害,”迈阿密大学俄亥俄分校低温生物生态生理学实验室的琼恩·科斯坦佐表示,“我们的团队首次对阿拉斯加地区的木蛙的抗寒度展开了研究,它们在冷冻到零下14度的时候依然能够存活!”
这种青蛙能够产生一种名叫冷冻保护剂的物质,防止细胞内部形成冰晶 。这种物质与汽车防冻液类似,都是通过降低冰点来阻止结冰 。
“冷冻保护剂能够降低体内的冰点,防止水一降到零点以下就结冰 。”丹林格解释道 。当冷冻保护剂在水中溶解之后,它会和水分子紧密地联结在一起 。水分子与冷冻保护剂联结在一起之后,就不会和其它水分子之间形成氢键,因此即使温度降到零度以下,水也不会结冰了 。
当温度降到零度以下时 , 木蛙体内会产生尿素、葡萄糖和糖原 , 这些物质便起到了冷冻保护剂的作用 。研究人员还在它们体内发现了一种基因,天气变冷时 , 这种基因便会负责将葡萄糖运输到细胞中去 。
耐冻脊椎动物和昆虫也会产生抗冻蛋白质 , 与冰晶联结在一起,防止冰晶进一步生成 。其中一种糖脂类化合物应用范围十分广泛,从植物到甲虫 , 它都充当了抗冻剂的作用 。2014年 , 科学家在木蛙体内也发现了这种糖脂类化合物 。
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一只被霜冻住的毛蚊抗冻动物中最令人惊讶的要算无脊椎动物了 。从蟑螂到毛毛虫 , 许多节肢动物都能一次忍受数天的零下严寒 。
这些物种中,有许多都会使用冷冻保护剂和抗冻蛋白质来保护自己的细胞 。丹林格称,有些生物的体液冰点可低至零下25摄氏度(这一温度又称过冷却点) , 并且这并非一种罕见现象 。
阿拉斯加有一种树皮甲虫(red flat bark beetle , 拉丁名Cucujus clavipes puniceus),它的体液冰点可低至零下50摄氏度 。但不同甲虫之间的差别也很明显——有些甚至能低至零下100度 。
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