生長的最低溫度簡單的生命也可以存活

  科學家發現簡單生命可以存活和生長的低溫度。在零下20攝氏度下,單細胞有機體脫水,進入一個玻璃一樣的玻璃化狀態,而在這個時期內,它們不能完成生命週期。

  研究人員指出,因為這些有機體在這個溫度下不能繁殖,所以零下20攝氏度是地球生命的低溫度限制。科學家把單細胞有機體放在一種水介質內,降低溫度。溫度下降時,介質開始變成冰。冰晶形成時,有機體內的水排出體外,致使形成更多冰。這令這些細胞先是脫水,然後變成玻璃化。一旦一個細胞玻璃化,科學家就不再認為它還活著,因為它不能繁殖。但溫度升高時,這些細胞活了過來。這個玻璃化狀態類似於植物種子變干的狀態。

細胞

  研究負責人、英國國家環境研究委員會(NERC)的安德魯-克拉克教授表示:“有意思的是,一個細胞會在玻璃化狀態中活下來。如果把你的內部冷凍,你就會死。但如果你可以進入一個受控的玻璃化狀態,你就能活下來。一旦一個細胞進入玻璃化狀態,它就能在極低溫度下活下來。直到溫度上升,它再甦醒。”

  更複雜的有機體能夠存活於更低溫度中,因為它們可以控制容納這些細胞的介質。克拉克表示:“細菌、單細胞藻類和單細胞真菌數量龐大,都是獨立生存的,因為它們並不依靠其他有機體。而樹、動物和昆蟲等其他生命也有控制內部細胞周圍流體的能力。在我們的例子中,這些流體指的是血液和血清。在一個複雜有機體中,細胞生活在一個受這個有機體控制的環境中。獨立生存的有機體沒有這個能力。如果這個環境形成冰,它們就要受制於由此產生的所有壓力。”

  如果一個獨立生存的細胞冷卻太快,就不能脫水和進入玻璃化狀態。相反,它會凍結,不能存活。這在一定程度上解釋了用低溫冷凍可保存食物的原因。大多數冰箱冷凍室都處在近零下20攝氏度的溫度中。這項研究顯示,這個溫度恰到好處,因為黴菌和細菌不能繁殖和令食物腐爛。克拉克說:“我們很高興,我們得到一個擁有更廣泛相關性的結果,它為家用電冰箱可有效保護食物的原因提供一個有效機制。”

人體冷凍細胞

  這些科學家認為,他們發現的這個溫度限制是普遍存在的,地球上的單細胞動物在零下20攝氏度中可以成長。研究期間,他們觀察了大量用從光到礦物質等各種各樣能源進行新陳代謝的單細胞有機體。每種有機體都在零下20攝氏度下進入玻璃化狀態。克拉克表示:“我們把一個單細胞有機體冷卻,看到它脫水,然後在零下10到25攝氏度間進入玻璃化狀態。我們研究的所有單細胞有機體都出現這個情況,無一例外。”




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