冰蟲

冰蟲是分布在寒冷冰川中的一種環節動物。終年生活在冰雪中，其生存機理仍然不十分明確。因為冰蟲的奇特生態環境，對於研究寒冷狀態下的生命活動有重要意義。冰蟲研究正獲得越來越多的關注。本文將主要介紹冰蟲的生活環境、生活習性、形態分類、生理生化特點等方面。由於冰蟲本身仍然有不少謎團，仍需廣大學者廣泛研究。

基本介紹

• 中文學名：冰蟲
• 拉丁學名：Mesenchytraeus
• 界：動物界
• 門：環節動物門
• 綱：環帶綱
• 亞綱：寡毛亞綱
• 目：單向蚓目
• 科：線蚓科
• 屬：冰蟲屬

簡介

冰蟲的學名為Mesenchytraeus solifugus，solifugus來自拉丁文，意為“flees the sun”，躲避太陽的意思。冰蟲做為Melanenchytraeus solifugus是由Emery在1898年首次報導的。是由1894年在第二次阿拉斯加Mount Saint Elias探險中採集的Malaspina Glacier樣品中獲得。Moore（1899）,後來給這蟲子更名為Melanchytraeus solifugus，並且在世界上首次對此種進行了確認[1]。

冰蟲

形態學研究發現了兩個亞種：M.solifugus分布在北方，M.solifugus rainierensis分布在南方，此外研究還發現溫哥華島里分布的冰蟲和其他地區有一些小的差異（Tynen, 1972）[10]

冰蟲 (Mesenchytraeus solifugus)是唯一一種已知的在冰中生活的動物。冰蟲表面為黑色，屬環節動物，有生殖帶，寡毛綱，最多4CM長。

生活環境

冰蟲主要分布在太平洋北部的沿海冰川中，是唯一一種終生生活在0°C左右的冰川環境中的動物。在美國主要分布在阿拉斯加南部到奧勒岡州（緯度大約相當於我國的黑龍江）北部廣大沿海區域（內陸沒有發現）。在俄羅斯、格陵蘭島等地也有類似動物發現。

冰蟲

冰蟲可以在很多種生境中存在，包括雪地、陡峭的冰凌（steep avalanche cones）、冰川縫隙表面（crevasse walls），冰河和冰池（glacial rivers and pools），以及堅硬的冰川硬冰中。但是一般認為在質地比較稀鬆的地區分布更為多。在堅冰中爬行的冰蟲多見於科學家的口頭描述中。

形態特徵

關於冰蟲的體長，不同的文獻有不同的報導。一般認為，冰蟲體長2厘米，直徑0.5毫米。皮膚顏色比較暗，為暗棕色或黑色，在冰雪中非常顯眼。

生活習性

由於寒冷地區特殊的天氣狀況，在冬天進行實地調查的活動還沒有報導。而且由於冰蟲一般是在夏季活動，所以關於冰蟲夏季的活動研究比較多。

冰蟲可以活動的溫度範圍很小，Wikipedia資料稱，冰蟲生活的溫度範圍很小，在－6.8°C的時候會體內結冰，而持續性的高於5°C則會分解。這個分解過程被稱作“自溶”，是細胞產生融解酶作用的，隨後蟲體會逐漸融解掉。關於具體的溫度範圍，不同的資料也有微小的差異。

冰蟲有非常明顯得晝出夜伏現象，這主要是由溫度決定的。在冰蟲的分布地區，夏季的時候冰表面溫度往往會升高到高於5°C，因此容易破壞冰蟲體內酶的活性。經過科學觀察，冰蟲一般傍晚從冰中鑽出覓食，清晨陽光出現時便會鑽回冰中。

科學家對冰蟲如何越冬仍然沒有定論。因為冰蟲在很低的溫度下會凍僵，而阿拉斯加冬季溫度可以低於-40°C，因此關於冰蟲如何越冬的依然無法解答。但是有許多假說。有人認為冰蟲在冬季時候會躲避在積雪層中過冬。因為積雪層溫度相對比較高，比較適合冰蟲的生理特點。也有人認為冰蟲會產生一種類似哺乳動物冬眠的生理狀態，等溫度適合時候再重新活化。

解開冰蟲的越冬奧秘對研究多細胞動物組織或器官冷凍保存非常有意義。

食物來源

冰蟲最主要的食物來源是冰表面生活的微型藻類和細菌。另外也有報導認為，冰蟲的攝食過程也是不加分辨的吞食的。只要是冰表面的有機物都會被吞食掉。

冰蟲壽命

相關的專門實驗還沒有開展。Shain[7]是目前世界上研究冰蟲最權威的專家。他曾經將冰蟲放進冰櫃中培養，沒有投餵任何食物，冰蟲存活了兩年之久。Shain推斷冰蟲的壽命大概在五年到十年之間。

分子特徵

Anglela(2003)等人對冰蟲的體內分子其他種類的生物進行了對比研究。他們對冰蟲頭節做了大規模的cDNA序列分析。他們發現冰蟲所編碼的蛋白質有幾個特點，一是蛋白質體積小，二是不極化，三是帶電量小。這些特點都是適合冰蟲的寒冷生活環境的。

冰蟲

另外，冰蟲的F1ATP合酶複合物與其他冰蟲蛋白相比分化的特別快，表現出一種對寒冷溫度的適應性。研究還發現，冰蟲的F1 ATP的β和γ亞基表現出一種不保守性，冰蟲在亞基接觸位點和催化位點都會用其自身的特異性胺基酸來置換。

關於冰蟲的分子生物學特徵的研究正在展開。研究冰蟲的抗凍機理，就要對其核酸和蛋白質特性進行全面的分析。

上面這張圖中Ms代表冰蟲，其他對照動物有細菌、大腸桿菌、植物、海藻和水蟲在不同溫度下ATP的含量。從圖中可以看出，一般生物的ATP在零度一下都是不存在活性的。而且隨著溫度的升高，其活性含量會不斷增加。而只有冰蟲（Ms）的ATP可以在零度以下存在，而且隨著溫度升高而活性含量在下降。這也是冰蟲的奇特之處。

研究意義

NASA2005年資助Daniel Shain教授4,206來研究冰蟲。主要是因為冰川溫度和很多外星球表面溫度類似，他們希望找到生物耐低溫的奧秘。另外，美國國家地理雜誌也投入資金研究冰蟲。他們認為了解冰蟲機理對研究在冰凍狀態下的器官移植有重要作用。

此外，由於冰蟲分布的特點，利用冰蟲的分布範圍的變化還可以檢測世界溫度氣候的變化。

冰蟲弱點

冰蟲被稱為地球上唯一凍不死的生物，具有科學家理想中外星生命的特質。科學家認為冰蟲這種罕見的耐寒體質可以證明在外星球上也可能存在像冰蟲一樣的耐寒生物。它們在冰中自由行走，在極地低溫下活躍生存，稍微升溫便化成一團粘稠。《西雅圖時報》曾經報導，美國生物學家將聯合美國宇航局和《國家地理雜誌》投入巨資研究極地冰蟲，希望據此在探索外星生命的旅程上邁出一大步。

極地冰蟲是少數活躍在極地低溫下的生物之一。它們被生物學家稱為，冰封大地中最活躍的生物。極地冰蟲生活在終年積雪的冰川地帶。在美國阿拉斯加、英國哥倫比亞和俄勒岡州靠近極地的冰川區都可以發現它們身影。它們個頭非常小，在雪地里就像一絲細細的小黑線。

它們可能是世界上最不怕冷的動物。在冰川地區刺骨的寒溫下，其他動物幾乎被凍成冰棒，甚至連細胞都凍得“咯咯”作響。然而這種低溫對於極地冰蟲來說卻是最舒適的生活環境。科學家發現，冰蟲的細胞膜和細胞酶在低溫下正常新陳代謝，細胞膜保持固有的彈性。

冰蟲不僅抗凍還耐餓。科學家曾把幾隻冰蟲放在冰櫃里研究。兩年過去了，不吃不喝的冰蟲在冷藏室里依然頑強地生存著。冰蟲也有致命的缺點——怕熱和怕環境污染。冰蟲抵禦高溫的能力異常脆弱，只要溫度高於四攝氏度，冰蟲細胞膜就溶化，細胞內的酶也化成一堆乾草模樣的粘稠物。

穿冰之謎

圍繞冰蟲的眾多難解之謎中，最令人匪夷所思的是冰蟲可以在固體冰塊中自由穿行。誰也不知道它們是怎么破冰而出。

有的科學家說，冰蟲可能順著冰中的縫隙鑽出冰面；還有的人猜測冰蟲有破冰術。多名生物學家猜想，冰蟲體內可能含有化冰物質。每當它們穿冰而行時，體內細胞釋放出能量，把周圍的冰塊融化，形成一條通道，就像是“滾燙的刀子切化了黃油”。

一名研究雪地動物的專家說，在眾多雪地跳蚤、雪地線蟲和雪地蜘蛛中，冰蟲是最神奇的動物。北極熊厚厚的皮毛使它與外界低溫隔絕，自身又可以儲存能量。南極鱈血液內有防凍劑，使它在冰天雪地中照常生活。然而渾身赤裸、微小的冰蟲靠什麼來保暖，甚至穿冰？生物學家普策爾說：“當溫度下降時，冰蟲體內馬上製造能量。就像往油箱裡加汽油。”

藏身之謎

冰蟲的生活方式也充滿奧秘。它們總是生活在終年積雪的冰川地帶，行蹤隱秘。一到夏天大規模的冰蟲就破冰而出，出來搜尋食物。據尋找冰蟲的研究者說，稍不留神就可能踩死上萬隻纏繞在一起的冰蟲。

冰蟲日落而出，日出而息。夏天太陽升起之前，冰蟲紛紛躲回冰層。太陽落山後冰蟲從洞穴中出來，搜尋海藻、花粉和其他可以消化的殘渣作食物。所以它們的學名叫“solifugus”，即躲避太陽。

到了冬天，冰蟲聚集地大都大雪封山，沒有海藻或者其他食物，它們就躲在地下。但至今為止，沒有人知道冰蟲如何在地底過冬。一到冬天冰蟲似乎絕跡。科學家懷疑它們躲在雪底冬眠。不過研究者發現如果挖的足夠深，在冬天也可能看見冰蟲。美國兩名生物學家曾多次到終年積雪的雷尼克山中挖冰蟲。他們至今找到的冰蟲都藏身在3米以下的地洞中。

2005年，美國宇航局(NASA)出資20萬美元資助冰蟲的研究項目。NASA認為冰蟲能夠在如此惡劣的環境中生活自若，本身就證明木星的冰球或者其他星球上可能也存在類似的外星生物。

美國《國家地理雜誌》也注意到了冰蟲，資助研究者尋找冰蟲。《國家地理雜誌》認為，冰蟲在器官移植方面的價值遠比它所代表的外星生命更有現實意義。冰蟲細胞能夠在低溫下保持正常新陳代謝。而移植的器官在冷藏過程中卻消耗能量，快速萎縮。如果冰蟲新陳代謝的秘密能夠揭開，醫生就可以用化學和藥物使器官保存更長久。

1887年，美國西雅圖著名攝影家柯蒂斯首次發現了冰蟲，為它取名“雪鰻”。但很少有人關注。隨著全球變暖使極地動物瀕臨滅絕，冰蟲才慢慢進入研究者的視線。美國華盛頓一所大學的生物研究生本·李把冰蟲選為自己的畢業論文課題。李說：“冰蟲現在是炙手可熱，對於它的研究幾乎空白，然而它卻是如此奇妙。”

文學價值

文人的想像力確實豐富，早在20世紀初冰蟲就出現在了作家的筆觸中，一些書籍和詩歌也能見到冰蟲的身影。這僅有不到5厘米長，生活在厚厚的冰雪之下的小蟲子，那時就已經是詩人眼中愛情的見證，生命的感言了。

作家羅伯特·塞維斯在他的作品中多次提到這種神奇的小蟲子。尤其是一部小說中的著名詩歌《98的痕跡》：“在那片淡藍雪天之地，置身地之無極；極地平原的光影中，北極熊在歡唱歌舞；啊，你是我的心肝、我的生命、 我的靈魂；當極地的冰蟲歸巢時，我將見到你。”

而本·李也不僅僅在尋找研究著冰蟲本身，他還有一個目標就是熟記塞維斯的140行長詩《藍色雪山》：

當一切變的清晰，你走近羞怯的觀望，小小的蟲子擁擠在一起，伸著藍色的鼻子，為了生命延續，它們尋找一切養分，它們互相咀嚼彼此的尾巴，直到頑強的活下去。

被詩人如此的鐘愛，也許就是因為它們在那樣惡劣的環境中依然能夠生存。但是在未來的50年，由於全球變暖，它們賴以生存的冰雪就要慢慢消失，到那時冰蟲也將成為一種滅絕的動物，人類可能只能在詩歌中感嘆它們的神奇了。

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生物污染防治

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廣譜抗菌

抗菌成分直接進入菌體與氧代謝酶的巰基（-SH）結合，使酶喪失活性，阻斷呼吸代謝使其死亡。99%以上的有害菌都是單細胞體，必須依靠氧代謝酶的氧化作用提供能量。因此這種獨特的殺菌機制，可殺死與其接觸的大多數細菌、真菌、黴菌、孢子等微生物。對耐藥病原菌如耐藥大腸桿菌、耐藥金葡萄球菌、耐藥綠膿桿菌、化膿鏈球菌、耐藥腸球菌，厭氧菌等有全面的抗菌活性；對燒燙傷及創傷表面常見的細菌如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、白色念珠菌及其它G+、G-性致病菌都有殺菌作用；對沙眼衣原體、引起傳播性疾病的淋球菌也有強大的殺菌作用。

高效持久抗菌

銀在金屬狀態下的抗菌效果微弱，將銀製成納米級，再通過表面改性後，具有顯著的量子效應、小尺寸效應和極大的比表面積等特性，表現出超常的抗菌性，在百萬分之幾的濃度下即可在幾分鐘內殺滅各類細菌、真菌、支原體、衣原體等致病微生物，平均抑菌率高達99%以上。在菌體死亡後，抗菌成分從菌體中游離出來，可以重複殺菌，其抗菌效果非常持久。

無耐藥性

不同於普通的化學抗菌劑和抗生素，其殺菌機理是直接與氧代謝酶結合，導致菌體無呼吸作用而死亡，因此使得菌體無法產生耐藥性的下一代，能有效避免因廣泛使用而導致的菌體變異。

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黴菌在我們的生活中無處不在，一有合適的環境就會大量地繁殖，它能造成人體皮膚感染、呼吸道感染，進入人體內部，還會造成各種病變，嚴重者可致癌。抗微生物層持續有效地依附在物體表面，使黴菌失去生存環境，有效抑制微生物繁殖，防止霉變。

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核心抗菌成份與人體細胞有良好的親和性、無免疫原性，在臨床具有廣泛的套用，可促進傷口癒合，促進受損細胞的修復與再生，去腐生肌，抗菌消炎改善創傷周圍組織的微循環，有效地激活並促進組織細胞的生長，減少疤痕的生成。因此將其套用到室內環境生物性污染防治技術中，具有非常可靠的安全性。