生活在寒冷地帶的生物，都有哪些絕招？

★ 短期速凍會(huì)讓蛤蟆、魚(yú)等動(dòng)物凍僵，但如果及時(shí)升溫，并不會(huì)致死。

★ 冰凍可讓細(xì)胞內(nèi)的水分產(chǎn)生冰晶，導(dǎo)致細(xì)胞被撐破等損傷，導(dǎo)致動(dòng)物死亡。

★ 為了抗冰凍，北美林蛙、格陵蘭燈蛾、水熊蟲(chóng)等動(dòng)物都有一套“冰后復(fù)活”的絕招。

近日，一段讓人哭笑不得的視頻登上熱搜，一吉林女子撒網(wǎng)捕魚(yú)時(shí)，不慎撈上來(lái)一只蛤蟆，而冷過(guò)-20℃的氣溫，讓這蛤蟆沒(méi)蹦兩下，就凍成了個(gè)姿勢(shì)別扭的“冰雕”……幸好，這位女子立即將它放歸水中，最后蛤蟆緩過(guò)勁兒來(lái)游走了。

網(wǎng)絡(luò)

類似內(nèi)容短視頻還有不少，比如一個(gè)人打開(kāi)冰柜，取出來(lái)一條被冰塊包裹凍得梆硬的魚(yú)，在一通解說(shuō)之后，把魚(yú)扔進(jìn)水里，當(dāng)魚(yú)身上的冰慢慢融化之后，魚(yú)又活了起來(lái)！

像蛤蟆、魚(yú)這樣的動(dòng)物，速凍后短時(shí)間內(nèi)確實(shí)可以復(fù)蘇，這主要是因?yàn)樗鼈冎皇求w表被凍僵，內(nèi)臟還沒(méi)來(lái)得及凍傷受損，如果時(shí)間太久，它們還是會(huì)死亡的。

那么，是什么讓動(dòng)物死于冰凍呢？

冰凍對(duì)于生物機(jī)體的傷害，主要在于細(xì)胞上。如果動(dòng)物的身體凍結(jié)，那么動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞中的細(xì)胞液會(huì)結(jié)冰，水變成冰時(shí)體積會(huì)增大，還常產(chǎn)生尖銳的冰晶，細(xì)胞就會(huì)因此而被“撐破”，這就對(duì)身體造成了不可逆轉(zhuǎn)的傷害。

冬天釣上來(lái)的魚(yú)，可不能在冰中生活。 | 圖蟲(chóng)創(chuàng)意

此外，當(dāng)細(xì)胞結(jié)冰之后，也會(huì)使細(xì)胞間物質(zhì)交換停止，更重要的是說(shuō)明有機(jī)體內(nèi)沒(méi)有了水分，幾乎所有的新陳代謝都要停止，有機(jī)生命的載體——蛋白質(zhì)也會(huì)變性，動(dòng)物也就喪失了生命。

不過(guò)，也有不少小動(dòng)物，能夠抗住冷凍活下來(lái)。為此，它們可謂是八仙過(guò)海，各顯神通，接下來(lái)就介紹幾種典型的。

01

自帶“防凍液”的林蛙

林蛙家族的好多成員都比較“抗凍”，比如我國(guó)的東北林蛙、黑龍江林蛙抗寒能力就比較強(qiáng)。不過(guò)，它們?cè)诎⒗辜拥挠H戚，Rana sylvatica，也就是“北美林蛙”，竟然可以讓自己冰凍8個(gè)月，等春暖花開(kāi)之后還跟沒(méi)事兒蛙一樣，蘇醒過(guò)來(lái)照樣身體倍兒棒，吃嘛嘛香。

雖然沒(méi)有北美林蛙的絕活，東北林蛙也很抗凍。 | 圖蟲(chóng)創(chuàng)意

蛙類作為變溫動(dòng)物，身體的溫度會(huì)隨著氣溫變化而改變，而絕大多數(shù)變溫動(dòng)物在氣溫降到冰點(diǎn)之后，如果不能維持體溫，就會(huì)被凍死。那么北美林蛙是如何防止冰凍帶來(lái)的傷害呢？

北美林蛙的防寒秘訣在于自帶兩種抗凍物質(zhì)。其一是尿素，另一種是葡萄糖，在被冰凍的過(guò)程中，北美林蛙能將尿素和葡萄糖釋放到血液中，并通過(guò)血液輸送至全身各個(gè)器官，當(dāng)這兩種物質(zhì)在體內(nèi)的濃度提高后，就可以降低體液的冰點(diǎn)，以減緩身體結(jié)冰的速度。

當(dāng)環(huán)境溫度降至冰點(diǎn)以下時(shí)，北美林蛙的體表會(huì)慢慢的覆蓋一層冰，它體內(nèi)也會(huì)慢慢凍結(jié)，此時(shí)它體內(nèi)的冰晶核蛋白就會(huì)被激活，這種蛋白的作用是讓冰在細(xì)胞外邊部?jī)鼋Y(jié)，從而阻止細(xì)胞內(nèi)部結(jié)成較大的冰晶，以避免細(xì)胞破損。在細(xì)胞外的水結(jié)冰時(shí)，細(xì)胞內(nèi)部的水分會(huì)因?yàn)闈B透壓的作用而向外滲出，讓細(xì)胞脫水，借以避免在身體凍結(jié)的時(shí)候被破壞。

寒冷的阿拉斯加鮮有人跡 | 圖蟲(chóng)創(chuàng)意

阿拉斯加的冰凍期，不僅氣溫接近-20℃，時(shí)間還持續(xù)長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月。在此期間北美林蛙要維持生命，還需要它特化的肝臟。
巨大的肝臟也是它“冷凍”成功的關(guān)鍵因素，北美林蛙正是利用肝臟儲(chǔ)存糖類作為維持生命的能源。當(dāng)漫長(zhǎng)的冬季結(jié)束，氣溫回暖之時(shí)，北美林蛙體內(nèi)的冰逐漸融化，它就能再次蘇醒過(guò)來(lái)了。

02

頑強(qiáng)又長(zhǎng)壽的燈蛾

在靠近北極的加拿大北極群島、格陵蘭以及俄羅斯佛蘭格爾島，有一種蛾子：Gynaephora groenlandica，被稱為格陵蘭燈蛾。它同樣擁有超乎尋常的抗凍能力。

昆蟲(chóng)一般生命周期很短，并且害怕寒冷，而格陵蘭燈蛾的幼蟲(chóng)期卻長(zhǎng)達(dá)7年。在高緯度地區(qū)的生活，大部分的時(shí)間都非常寒冷，一年中只有很短的時(shí)間會(huì)萌發(fā)植物，它的幼蟲(chóng)只能利用這短短的窗口期進(jìn)食，補(bǔ)充羽化的能量，直到第七個(gè)年頭的夏天才化蛹，然后在第二年春天羽化。羽化后的雌蛾幾乎不會(huì)飛行，靠散發(fā)的性信息素吸引雄蛾前來(lái)交配，交配后雌蛾會(huì)產(chǎn)下卵，待卵孵化又會(huì)開(kāi)始另一個(gè)7年的周期。

經(jīng)過(guò)研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種昆蟲(chóng)能夠承受-70℃的低溫，它們?cè)跉鉁叵陆狄院髸?huì)將體內(nèi)多余的水排出體外，將體液維持在非常高的濃度。同時(shí)，幼蟲(chóng)的寄主植物中含有一種被稱為吡咯里西啶的生物堿，這種生物堿會(huì)讓幼蟲(chóng)產(chǎn)生保幼激素，一些科學(xué)家認(rèn)為這種生物堿能夠有助于幼蟲(chóng)將細(xì)胞內(nèi)的多余水分排出，從而增強(qiáng)抵御身體凍結(jié)的能力。

含有吡咯里西啶的植物對(duì)昆蟲(chóng)無(wú)害，但對(duì)人來(lái)說(shuō)卻具有肝毒性。 | 圖蟲(chóng)創(chuàng)意

03

強(qiáng)到犯規(guī)的水熊蟲(chóng)

說(shuō)到“皮實(shí)”的生物，可能不少朋友都會(huì)想到水熊蟲(chóng)。這個(gè)小家伙不管是在外太空還是沸水中都能游刃有余。

曾經(jīng)有科學(xué)家做過(guò)實(shí)驗(yàn)，他將水熊蟲(chóng)放在零下200攝氏度的液態(tài)空氣中低溫浸泡了20個(gè)月的時(shí)間，然后又將水熊蟲(chóng)放在零下253攝氏度的液態(tài)氮中超過(guò)26個(gè)小時(shí)，再在零下272攝氏度的液態(tài)氦中浸泡了8小時(shí)。他以為這樣就能讓水熊蟲(chóng)死亡，把它撈出后，卻發(fā)現(xiàn)它體內(nèi)的冰迅速融化，很快就重新復(fù)活了。

水熊蟲(chóng) | 圖蟲(chóng)創(chuàng)意

水熊蟲(chóng)在遇到惡劣環(huán)境的時(shí)候，會(huì)將身體蜷縮起來(lái)，并將體內(nèi)的大部分水排出，進(jìn)入一個(gè)被稱為“隱生態(tài)”的狀態(tài)，這時(shí)水熊蟲(chóng)就像是被按了暫停鍵一樣。水熊蟲(chóng)的體內(nèi)還有一種損傷抑制蛋白，這種蛋白在水熊蟲(chóng)的細(xì)胞可能受到損傷的時(shí)可以起到“護(hù)盾”的作用，保護(hù)細(xì)胞不受傷害。 動(dòng)物抵御冰凍的能力，都是它們?cè)谇f(wàn)年的演化過(guò)程中適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。科學(xué)家通過(guò)對(duì)于它們的研究得到了很多的啟示，而這些成果都在為造福人類做著貢獻(xiàn)。也許有一天“人體冷凍”技術(shù)成熟了，星際旅行也就不再是夢(mèng)想了。

作者 | 李維陽(yáng) 科普作家

作品發(fā)表于果殼網(wǎng)、國(guó)家林業(yè)局、中國(guó)國(guó)家地理、《博物》雜志、少年科學(xué)雜志等

審核 | 黃乘明中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員

編輯 | 江 帆

責(zé)編 | 丁 崝

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