有多少童鞋看過電影《異星覺醒》?是不是對外星生物卡爾文印象深刻?卡爾文不僅具備耐火、耐真空、耐電、耐輻射等極端環境適應能力,而且每個細胞都兼具感光、肌肉和神經元細胞的功能,展現出高度的智慧和自愈能力。
這些特性讓觀眾不禁思考,在浩瀚宇宙中,是否真的可能存在類似卡爾文這樣的生物?其實,這樣的生物是可能存在的,至少地球上存在類似牛掰的生物。換句話:這個電影還是有一定的可靠性,而非純粹腦洞。下面來和大家聊聊這個問題。
生命的智慧性,應該參考了著名的黏菌。黏菌是一群類似黴菌的生物,由於其存留期有一段黏黏的時期,因而得名(slime molds)。
黏菌的一個著名特徵是身體可以任意變形,有點像變形蟲。而更有意思的是,黏菌的超常“智力”。2000年,Nature雜誌發表了一篇研究,題為《Maze-solving by an amoeboid organism》,即,通過變形蟲生物解決迷宮實驗。
在該研究中,這個生物在迷宮中,可以輕鬆的找到最短的路徑來解決迷宮。
圖a表示的是理論上最短的路徑。
圖b表示黏菌的探索路徑
圖c表示黏菌找到了最佳的路徑
然而,黏菌並不是我們傳統意義上的智慧,它沒有大腦器官。
然而它卻可以靈活的感受外界環境的變化,然後快速的調整,從而找到合適的解決辦法。
更有意思的是,有人還利用黏菌的特點來看看他們規劃地鐵如何。
左圖是黏菌的路線,右圖是東京鐵路系統。
牛哄哄的黏菌,獲得了2010年搞笑諾貝爾獎(其實這個獎也蠻有分量的)
地球上有像卡爾文這樣耐極端環境的生物嗎?答案是肯定的。如下圖,它是地球上最頑強的生物之一,學名叫緩步動物(Tardigrade),俗稱水熊蟲(water bears)。 我們來看看這種生物到底有多強大。
1、熱不死。我們常說加熱滅菌之類的。是的,100度的開水足以殺死絕大多數生物了,包括我們實驗室用的高溫高壓滅菌,也就是121℃。 而水熊蟲呢?151 °C不死!!!
2、凍不死。在大雪紛飛的南方豔陽天里,有多冷? 可是水熊蟲呢,-20℃,不悲不喜活30年。 在降溫,地球目前有記錄以來最低溫度是-91.2℃。在這個溫度下,基本幾分鐘人就凍僵了。水熊蟲呢,不懼,你把這溫度再翻個倍。-200℃的液氮里,水熊蟲依然可以存活。 最可怕的是,-272℃,大家都知道,絕對0度是-273℃,而水熊蟲,在-272℃下依然可以存活!
3、壓不死。水熊蟲曾經在1200個大氣壓下存活。這個壓力有多大,額,大家知道輪胎吧,一般常見的輪胎氣壓不超過10個大氣壓。1200個大氣壓,大概地球最深的馬里亞納海溝也達不到。 一頭六噸的大象,全部重量踩在一隻腳上,大概是10個大氣壓,也就是說,120頭大象全部集中在一隻腳上,才能達到這個壓強。
4、不懼輻射。水熊蟲可以承受5000Gy的輻射,這個值有多大?人類的致命輻射為5-10.大概是人類的500-1000倍。
5、不怕真空。把水熊蟲丟到太空裡,面對太陽以及宇宙的直接輻射,再加上真空,水熊蟲依然可以存活。
6、不怕乾燥。在乾燥情況下,水熊蟲依然可以存活,它們會縮成一坨,進入一種類似休眠的狀態,然後活個幾十年甚至上百年。
這簡直就是超級小強加強版啊!!!
水熊蟲大小大概是0.05-1.5毫米,這個大概是一根頭髮粗細。
而且,水熊蟲的分佈,可謂上天入地下海,無處不在! 在喜馬拉雅山脈(Himalaya mountains)(6000m 以上,曾在5546米處發現過)、溫泉、南極和深海(4000m 以下)都能生存。
地衣,苔蘚等地方,都有水熊蟲的存在。
從上述內容可以看出,可以耐受極端環境的生物,在地球上是真實存在的。而不少人認為的智慧有時候不見得是傳統意義上的神經組織,甚至黏菌這種低級生物都可以完成。把二者結合起來,造出個更加恐怖的生物,未嘗不可。或者,至少,可以說,科幻是有一定原型基礎的。
部分參考:
黏菌迷宮 Nakagaki T, Yamada H, Tóth Á. Intelligence: Maze-solving by an amoeboid organism[J]. Nature, 2000, 407(6803): 470-470.
黏菌設計地鐵Brainless Slime Mold Builds a Replica Tokyo Subway - 80beats Tardigrade - Wikipedia
“殺不死”的水熊蟲是何方神聖? | 科學人 | 果殼網 科技有意思。比如水熊蟲可以忍受極低溫度 Becquerel, P. (1950). "La suspension de la vie au dessous de 1/20 K absolu par demagnetization adiabatique de l'alun de fer dans le vide les plus eléve". C. R. Hebd. Séances Acad. Sci. Paris (in French) 231: 261–263.
在這篇文章里也對水熊蟲進行了一個介紹:水熊蟲作為太空模式生物 Horikawa D D. The tardigrade Ramazzottius varieornatus as a model animal for astrobiological studies[J]. Biological Sciences in Space, 2008, 22(3): 93-98.