缓步动物或水熊:奇怪而有弹性的动物

拥有非凡能力的神奇动物

缓步动物是一种有趣且适应力强的动物。它们也被称为水熊和苔藓小猪。它们能在一系列极端环境条件下生存，这些条件会杀死大多数其他生物，包括非常高和低的温度、强辐射、高压、真空和脱水。动物们仍在给我们惊喜。研究它们的生物学是很有趣的，可能对人类有帮助。

缓步动物是一种很小的生物，但在适当的光照条件下，肉眼可以看到。目前，大约有1400种缓步动物已被确认。可能还有更多。在自然界中，这种动物生活在淡水或盐水中，以及陆地上易于保持水分的地区。这些区域包括有苔藓、地衣、落叶或土壤的地方。如果环境干燥，这些动物可以以不活跃的形式生存。它们分布广泛，在许多国家都能找到。

非常有趣的无脊椎动物

缓步动物是无脊椎动物，属于缓步动物门。该门包括三类:准缓步动物、异缓步动物和中缓步动物。最后一类目前只包含一个物种。第一类的成员通常有光滑的外层，或角质层，第二类的成员有一个装甲包含板。下面的扫描电子显微照片显示了一个物种的板块。随着动物的生长，旧的角质层脱落并被新的角质层所取代。

尽管体型很小，但这些动物的器官和结构与其他无脊椎动物有关。虽然不用显微镜就能看到缓步动物，但要看到动物身体的细节，还是需要这种仪器。它是一种多细胞生物，有时被称为“微型动物”。

它们(缓步动物)最初在意大利语中被命名为缓步动物(tardigrada)，取自拉丁语，意思是“缓慢的步行者”。

——威廉·兰多夫·米勒，《美国科学家

缓步动物的外表

在光学显微镜下可以看到缓步动物身体的一些细节。有家用或学校用的显微镜的人也许能很好地观察活体动物。缓步动物可以在从环境中获得的样本中发现，如苔藓。一些科学用品公司出售这些动物。

不透明动物的透明?

有一点可能会让一些人感到困惑，那就是为什么缓步动物在现实生活中或光学显微镜下看起来是半透明或透明的，而在扫描电子显微镜下是不透明的。这种差异是由于放大设备的性质造成的。

缓步动物的身体可以透射光线，所以在复合显微镜或光学显微镜下看起来是透明的。当使用扫描电子显微镜(SEM)时，一束集中的电子束被指向真空中的动物，而不是光束。电子撞击样品表面，并可能在样品中移动一小段距离。

扫描电子显微镜图像

在扫描电子显微镜中，电子束被一种叫做“电子枪”的装置接收。光束被聚焦到物体上。作为撞击的结果，这个物体释放了一些向它发射的电子，一些它自己的电子和x射线。这些由检测器收集并用于在计算机屏幕上创建灰度图像。

颜色是光的一种性质，在电子显微镜中没有用到。扫描电子显微镜的优点是可以将物体放大到比光学显微镜大得多的程度，并且可以看到物体的新细节。

误导人的照片

扫描电子显微镜是显示动物表面细节的好设备，如下图所示。然而，它并没有显示出我们在光照下看到的动物。不幸的是，许多缓步动物的插图显示的图片类似于不透明的扫描电镜视图，而没有表明这种动物的外观是由于特定的调查技术。

上图的完整作者描述是gsiorek P, vonzina K(2019)来自琥珀山(马达加斯加北部)的新Echiniscidae(异缓熊科)。进化系统学3(1):29-39

物种的外部特征

科学家们发现，在不同种类的缓步动物中，外部和内部的身体特征是相似的，但并不完全相同。此外，动物身体某些部位的术语也各不相同。下面我已经描述了门的一些一般特征。

缓步动物的身体很长，分节，通常很丰满。它有八条短腿，末端是弯曲的爪子。三对腿位于动物的身体下面。第四对从缓步动物的末端延伸出来。前三对腿用于在环境的固体部分上移动。后腿用来抓握物体。

缓步动物的嘴是圆形的。它的眼点使它能够区分明暗，但不能让它看到图像。由于角质层中的色素或消化道中的内容物，动物可能具有独特的颜色。它可能是几乎无色的，黄色，橙色，棕色，绿色，红色，或多种颜色。

内部解剖与生理

喂养与消化

缓步动物的嘴有两个锋利的杆状结构，称为刺。它们被用来刺穿植物和动物组织并吸收其中的内容物。线虫(蛔虫)似乎是一些缓步动物最喜欢的猎物。

吸吮咽把食物从针孔拉进消化道。咽部通向食道。消化道的其余部分通常被称为胃、肠和直肠。有时用“gut”来代替。难以消化的食物通过直肠末端的开口排出体外。食物在肠道中被消化或分解，营养物质被吸收到体内。

排泄

马氏小管与消化道相连。它们被认为是排泄器官，但它们行为的细节还没有被发现。排泄是指动物代谢废物的排出。我们的肾脏在我们体内做这项工作。

循环与呼吸

缓步动物含有无色的血淋巴而不是血液。它没有心脏和血管。血淋巴遍布全身。这种动物足够小，可以使液体在身体运动时循环。

缓步动物缺乏特殊的呼吸系统。氧气通过角质层扩散到血淋巴，而二氧化碳则相反。

神经系统与肌肉

这种动物的头部有一个大脑，它与腹部(下体)的双神经索相连。“大脑”的结构比我们的更简单。它由融合的神经节组成。神经节是神经元细胞体的集合体。神经元的细胞体(神经细胞的生物学名称)包含细胞核。神经节也位于双神经索上。

缓步动物没有骨头，但它有肌肉。它们附着在角质层内部，使动物能够有效地移动。

繁殖的事实

缓步动物的单一生殖器官位于消化道上方。性别通常是分开的，但有些物种含有雌雄同体(既有雄性器官也有雌性器官的动物)。卵巢产卵。睾丸产生精子。雌雄同体既产生卵子也产生精子。我们知道这些动物会自花受精，但不知道异花受精是否会发生。

缓步动物的繁殖仍在研究中。已经发现了几种方法。一些雌性蜕去了它们的旧角质层(蜕出层)，里面有卵子。然后雄性使卵子受精。然而，在某些物种中，当蜕液还在雌性体内时，精子就使卵子受精了。在其他物种中，雌性在环境中产卵，然后雄性使它们受精。还有一些物种发生孤雌生殖(从未受精卵中产生一个新的个体)。需要更多的研究来了解各种繁殖方法的细节。

动物的寿命

缓步动物不是不朽的。和其他动物一样，它们最终也会死去。“最终”可能是很长一段时间，这取决于动物一生中的经历。缓步动物在不面临环境压力时的寿命似乎相当短。据信不到一年，也可能只有几个月。另一方面，在某些条件下，它们可能会在一种不活跃的状态下生活几十年，这种状态被称为“大桶”。

这种动物能以桶状存在的最长时间仍然未知。一些动物在这个州存活了30年。一些研究人员推测，这些动物可能能够像大桶一样存活100年，尽管目前这一观点的证据似乎很薄弱。

这种生物失去了高达97%的身体水分，并萎缩成原来三分之一大小的结构，称为“桶”。

——威廉·兰多夫·米勒，《美国科学家

缓步动物中的隐生病

隐生对于缓步动物在压力下生存非常重要。在这种状态下，动物体内无法观察到任何代谢过程。这种状态就像死亡，但动物仍然活着。导致隐生病的身体过程是可逆的，当条件满足时，新陈代谢又开始了。

在缓步动物身上观察到的三种隐生病被赋予了特殊的名称。

• 缺水症是由水分流失引起的。
• 低温生物病是由冰冻条件引起的。
• 渗透作用是由极端盐度引起的。

在每一种隐生生物中，缓步动物都萎缩成一个大桶。这个过程在下面的视频中以加速视图显示。在现实生活中，这个过程要慢得多。在实验中，研究人员发现，一旦变成桶，这种动物就能抵抗额外的压力，包括强烈的辐射、温度的极端升高和下降、非常高的压力和真空。

众所周知，强辐射会破坏DNA，这是缓步动物和人类的遗传物质。缓步动物在暴露于实验辐射后恢复正常，这表明这些动物具有强大的DNA修复机制。

生活在永久性潮湿环境(如大面积水域)的物种似乎对脱水没有特别的适应能力。对于生活在周期性干旱环境中的物种来说，情况就不同了。它们有一种惊人的能力，可以失去大部分身体水分，干瘪，但仍然活着。

研究人员还观察到缓步动物对压力的另外两种反应。缺氧包括身体在缺氧后可逆性的肿胀和肿胀。嵌套包括形成额外的角质层，然后是休眠。

在极端温度和压力下生存

值得注意的是，并不是所有缓步动物都能在下面描述的压力下生存下来。此外，为了使动物能够存活，可能需要在动物身上存在其他条件，例如处于“桶”状态。还有一点需要注意的是，实验组中只有部分动物存活了下来。然而，实验的结果是惊人的。

据堪萨斯州贝克大学的生物学家和缓步动物研究员威廉·伦道夫·米勒博士说，至少有一些缓步动物物种或至少某些特定物种的动物在以下极端条件下的实验中幸存了下来。

• -272.95摄氏度20小时(绝对零度是-273.15摄氏度)
• 150摄氏度(持续时间不详)
• -200摄氏度，持续20个月
• 40000千帕斯卡的压力和6000个大气压(在每种情况下不确定的时间)
• 一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫和氮的“过量”浓度
• 完全真空

关于动物如何承受上述压力，存在许多问题。例如，在低温下，它们的身体如何防止形成会损害细胞的冰晶?人们怀疑它们的细胞中含有化学物质，可以起到冷冻保护剂的作用，防止结冰。

与多细胞缓步动物不同，上面视频中的草履虫只有一个细胞。

太空中的缓步动物

深思熟虑的实验

2007年，一艘载有缓步动物的宇宙飞船发射升空。在太空中，装有动物的盒子被打开，将3000只动物暴露在不同条件下的外部环境中12天。在这段时间结束时，盒子被关闭，宇宙飞船返回地球。

研究人员发现，暴露在真空而不是太阳辐射下的动物存活了下来，而且似乎没有因为他们的经历而出现任何问题。对这些动物来说，暴露在真空和太阳辐射中更具挑战性。许多人死了，但有些人在压力下幸存了下来。

一些缓步动物物种在地球上暴露在紫外线下存活了下来，如下所述。缓步动物也曾在地球上暴露在强烈的x射线下并存活下来。

一个偶然的实验

2019年4月，一艘宇宙飞船撞向月球。飞船里有脱水的水熊虫。研究人员表示，任何在撞击中幸存下来的动物在月球上生存都没有问题，只要它们到达月球时处于“大桶”状态。(不处于这种状态的动物很容易被杀死。)然而，科学家们还表示，由于缺乏水，月球上的金枪鱼不太可能再补水。

虽然月球的大气层很薄，含有一些水，但没有足够的水熊虫来补充水分。科学家们说，由于水熊虫的存在，现在月球上很可能有生命，但几乎可以肯定是休眠生命。即使这些动物能够补充水分，它们也找不到食物。

荧光缓步类

科学家最近发现了一个有趣的机制，一种缓步动物可以在紫外线辐射下生存。印度的一些研究人员在混凝土墙上的苔藓中发现了一种新的缓步动物。这种动物目前被称为Paramicrobiotus BLR．研究人员决定看看它对辐射的抵抗力如何。他们发现，在“杀菌”水平的紫外线辐射下暴露15分钟，它能存活30天。这种暴露杀死了一只叫Hypsibius exemplaris二十四小时之内。

研究人员还发现了另一项发现。当他们在紫外线下研究这两种缓步动物时，他们注意到Paramicrobiotus发光是因为荧光和Hypsibius管没有。他们怀疑产生荧光的物质可能是保护皮肤免受紫外线辐射的原因。

研究人员碾碎了第一个物种的成员，并创造了一种液体。然后，他们将这种液体添加到含有第二种缓步动物的盘子中。第二种动物在紫外线照射后的存活率明显高于没有液体存在的情况，尽管它们的存活时间不如第一种动物长。目前，研究人员还不知道这种保护性化学物质的身份Paramicrobiotus BLR．

当前的秘密和未来的发现

缓步动物是一种非常有趣和不寻常的动物。他们可能还有更多秘密要透露。存在着许多物种，但其中很少有人被详细研究过。不太可能每种缓步动物对研究人员在实验中施加的压力或它们可能自然遇到的条件做出相同的反应。迄今为止获得的观察结果是诱人的。

动物们可能有很多东西可以教我们。尽管一些出版物声称，它们并不是坚不可摧的。然而，某些物种似乎对一些极端的压力有惊人的适应力。一些科学家怀疑，研究缓步动物对这些压力的反应过程可能对我们有益。即使事实并非如此，了解更多关于动物惊人能力的知识也会非常有趣。

参考文献

• 一个缓步动物的描述摘自《美国科学家》(文章作者:William Randolph Miller博士)
• 检测对象普渡大学的电子显微镜
• 关于器官来自亚利桑那州立大学“问生物学家”的动物
• 信息缓步类(包括来自研究动物的科学家的信息)
• 繁殖Kenta Sugiura和Midori Matsumoto在无脊椎动物繁殖与发育杂志上发表的研究结果
• 缓步类在空间来自《当代生物学》杂志
• 有弹性的动物从Gizmodo
• 隐生现象在缓步动物中
• 缓步动物月亮从earthsky.org
• 的荧光盾CNN报道的一个物种

据作者所知，这些内容是准确和真实的，并不意味着要取代来自合格专业人士的正式和个性化的建议。

©2020 Linda Crampton

评论

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月23日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你的来访和评论，琳达。我想你指的可能是大桶阶段。缓步动物在变成大桶时失去水分，然后在恢复正常状态时吸收水分。它们必须从环境中吸收水分才能离开“桶”期。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月23日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

嗨,艾德丽安。我认为动物也值得研究。如果我们能发现一些对我们有帮助的信息就太好了!

琳达Chechar2020年10月23日，亚利桑那州:

奇怪的是缓步动物创造了液体!多么小的生物啊!

艾德丽安Farricelli2020年10月23日:

水熊!我记得我曾经在课堂上研究过它们，但完全忘记了它们的存在，直到我偶然看到你的文章。考虑到它们几乎坚不可摧，甚至可以在外太空生存，它们真的值得研究!也许我们需要从他们身上学到一些东西。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月23日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你的评论，Manatita。缓步动物是不寻常的动物，但和你一样，我认为它们很有趣。我希望研究人员能尽快对它们有更多的了解。

manatita442020年10月23日，伦敦:

非常有趣和与众不同。他们也要去月球。也许我会加入他们。哈哈

有趣的视频。与毛毛虫完全不同，但也有一些相似之处。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月23日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

海蒂，谢谢你有趣的评论。我认为这些动物能够承受如此极端的条件是令人印象深刻的。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月23日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

“奇怪的奇怪”是形容缓步动物的好方法!感谢你的来访和评论，越南。

海蒂索恩2020年10月23日，芝加哥地区:

这是一个迷人的物种，特别是因为它与生活在太空和太空旅行的恶劣条件有关。当他们在其他看似贫瘠的行星或卫星上发现生命时，我确实认为这将是类似于能够应对极端环境的缓步动物的东西。

感谢分享更多关于这个小生物的细节!

越南Doan2020年10月23日，夏威夷大岛:

如此奇怪而迷人的生物!我喜欢它们矮胖的腿和爪子!谢谢琳达，你的文章让我想冲出去，窥探我家后院池塘的水，寻找这些奇怪的动物。哦，等等，我需要一个显微镜!

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月23日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢,Devika。非常感谢您的评论。

Devika普米族ć2020年10月23日，克罗地亚杜布罗夫尼克:

难以置信!一个关于微小生物的迷人中心，还有一些我完全不知道的东西。你们分享有趣和有信息的中心。这些主题都是独特的，在所有的中心，你彻底研究每个主题，分享给我们最好的。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月23日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你的评论，Chitrangada。大自然可以是惊人的。

Chitrangada夏朗2020年10月23日，印度新德里:

这么小的生物，却有这么多重要的细节。让我惊讶的是，宇宙中有那么多大大小小的生物，我们都不知道。

这是另一篇有趣且写得很好的文章。谢谢你的教育。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

你好,佩吉。尽管缓步动物很小，但它们有许多有趣的特征。我希望科学家们能尽快对它们有更多的了解。谢谢你的评论。

佩吉·伍兹2020年10月22日，德克萨斯州休斯顿:

研究自然界的生物是令人着迷的。谢谢你写这篇关于缓步动物的文章。我以前从来没有读过关于他们的任何东西。在显微镜下，它们的爪子看起来很凶猛，而长着尖刺的盔甲恐龙看起来尤其凶猛。科学家们似乎可以更多地了解它们在压力环境中生存的适应性。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你的评论，弗兰。缓步动物在它们的生态系统中扮演着重要的角色，比如通过它们制造和使用的产品，它们吃的生物，以及吃它们的生物。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

非常感谢你的评论，Ankita。谢谢你的来访。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你，玛伦。我也很喜欢那个人的评论!

弗兰骗2020年10月22日，俄亥俄州托莱多:

Alicia，另一篇非常有趣的文章。请问他们的目的是什么?它们太不寻常了。

Ankita B2020年10月22日:

我从未听说过缓步动物。它们是真正迷人的生物。像往常一样，写得有趣而精彩。

玛伦·伊丽莎白·摩根2020年10月22日，美国宾夕法尼亚州:

令人着迷。我很喜欢“出生”视频旁白的幽默感。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

谢谢你的来访和评论，艾曼。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

比尔，谢谢你的推荐。非常感谢您的评论。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

嗨,帕梅拉。谢谢你的评论。缓步动物的适应力令人印象深刻。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

你好,埃里克。我认为缓步动物是很迷人的动物。想想这么小的生物的能力是很有趣的。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

莉兹，谢谢你来看我。令人惊讶的是，研究人员在这些动物很小的时候就发现了这么多。我希望很快会有更多的发现。

琳达·克兰普顿(作者)2020年10月22日，加拿大不列颠哥伦比亚省:

嗨,比尔。令人惊讶的是，在我们不知情的情况下，我们的环境中存在着如此多的生命形式。谢谢你的评论。

Eman Abdallah Kamel2020年10月22日来自埃及:

这确实是一篇关于水熊的有趣且信息量大的文章。

比尔荷兰2020年10月22日，华盛顿州奥林匹亚:

那天晚上我在网飞上看《我的章鱼老师》的时候，我想到了你。这是一部很棒的纪录片，如果你还没看过，请观看。那部电影，还有你的文章，都很重要。谢谢你，我的朋友。太好了!

帕梅拉Oglesby2020年10月22日，来自阳光明媚的佛罗里达州:

我以前从未听说过这些小生物，这是一本有趣的书。令人惊讶的是，他们把其中的3000人带到外太空并进行了真正的实验。在大多数情况下，它们似乎在任何环境下都能生存。

Eric dierk2020年10月22日，美国加利福尼亚州斯普林谷:

很有趣。这么小的生物，我想知道的太多了。太空测试和热跨度是惊人的。

莉斯韦斯特伍德2020年10月22日，英国:

我以前从未遇到过缓步动物。你的文章对它们进行了全面、有趣和充分的阐述。我以后会留意这些的。我惊讶于有这么多关于这些微小生物的信息被整理出来。

比尔·德·朱利奥2020年10月22日，马萨诸塞州:

真有趣，琳达。我从没听说过缓步动物。那些存在于我们周围却不为人知的生物真是令人着迷。我觉得有些物种能在极端条件下生存是很神奇的。谢谢你的教育。