水熊為微型節(jié)肢狀動(dòng)物，是緩步動(dòng)物門生物的俗稱。水熊軀體非常細(xì)小，大部分不超過(guò)1毫米；通體透明，1個(gè)頭部，4個(gè)體節(jié)，有4對(duì)腳從軀部伸出，末端有爪子、吸盤或腳趾；口前有兩向前突出，一個(gè)用于刺進(jìn)食物，另一個(gè)則是吸收工具。因其能在干旱生存，可自行脫水，故名。

水熊分布于世界各地，遍及北極、熱帶、深海、溫泉，亦可在真空中生存。棲息于淡水沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中，少數(shù)種類生活在海水的潮間帶；主要食入含類胡蘿卜素的食物。具有隱生習(xí)性，是一種類似假死的狀態(tài)；生命力無(wú)比頑強(qiáng)，沒(méi)有天敵，無(wú)論是冰凍、干燥，還是饑餓、缺氧，都可生存。水熊是雌雄異體，卵生，直接發(fā)育。

作為世界上生命力最強(qiáng)的生物之一，水熊可以追溯到5億年前的寒武紀(jì)。據(jù)美國(guó)《國(guó)家地理》雜志報(bào)道，在6600萬(wàn)年前，一顆小行星撞擊地球，導(dǎo)致了75%的物種遭到滅絕。但是水熊卻在火山口和海底活了下來(lái)。水熊中含有一種特殊的蛋白質(zhì)能保護(hù)水熊不受輻射傷害，這種特殊蛋白質(zhì)可能是在脫水的情況下進(jìn)化而來(lái)的保護(hù)機(jī)制。

動(dòng)物學(xué)史

水熊作為世界上生命力最強(qiáng)的生物之一，水熊可以追溯到5億年前的寒武紀(jì)。1937年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)水熊一孵化就具備成年體態(tài)，只不過(guò)剛孵化的水熊個(gè)頭比成年水熊小。水熊的許多種節(jié)肢動(dòng)物親戚都不是這樣，后者的幼時(shí)體態(tài)和成年后的明顯不同——例如卵變成白蟻，毛毛蟲(chóng)變成蝴蝶或蛾子。水熊一生要蛻皮多次，以適應(yīng)身體變大，但它們一生中體態(tài)都不變。

水熊因其能在干旱生存，可自行脫水，故名。?

德國(guó)佛萊堡大學(xué)的拉姆曾把水熊蟲(chóng)分別放在150℃和零下200℃（接近絕對(duì)溫度）的環(huán)境中，再置于常溫下，給予水分，它竟奇跡般地復(fù)活。5700戈瑞強(qiáng)度的放射線，原子彈的輻射殺不死它；600兆帕的壓力，最深的馬里亞納海溝水壓的6倍也壓不扁它。請(qǐng)記住它，具有超強(qiáng)生命力的生物——水熊蟲(chóng)。

據(jù)美國(guó)《國(guó)家地理》雜志報(bào)道，在6600萬(wàn)年前，一顆小行星撞擊地球，導(dǎo)致了75%的物種遭到滅絕。但是水熊卻在火山口和海底活了下來(lái)。水熊中含有一種特殊的蛋白質(zhì)能保護(hù)水熊不受輻射傷害，這種特殊蛋白質(zhì)可能是在脫水的情況下進(jìn)化而來(lái)的保護(hù)機(jī)制。

形態(tài)特征

水熊為微型節(jié)肢狀動(dòng)物，是緩步動(dòng)物門生物的俗稱。水熊軀體非常細(xì)小，大部分不超過(guò)1毫米，通體透明，呈無(wú)色、黃色、棕色、深紅色或綠色。它們的顏色主要是由于食物而得來(lái)的。它們食入含類胡蘿卜素的食物，類胡蘿卜素可以在各器官沉積。

它們有1個(gè)頭部，4個(gè)體節(jié)。有4對(duì)腳從軀部伸出，末端有爪子、吸盤或腳趾。口前有兩向前突出，一個(gè)用于刺進(jìn)食物，另一個(gè)則是吸收工具。前腸有很多成對(duì)腺體，薄薄的食道連接中腸。在兩個(gè)目的水熊蟲(chóng)中腸和末腸之間有馬氏管，專司體內(nèi)的滲透壓平衡。后腸開(kāi)口于腹肛門。無(wú)呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)。神經(jīng)系統(tǒng)由咽上下神經(jīng)節(jié)構(gòu)成，其中咽下神經(jīng)節(jié)和腹部4個(gè)神經(jīng)節(jié)鏈?zhǔn)较噙B。頭節(jié)中有腦，分出兩縱條的腹神經(jīng)索，每條腹神經(jīng)索有4個(gè)神經(jīng)。

水熊通常是雌雄異體。它們的性腺是次體腔(事實(shí)上，所有的節(jié)肢動(dòng)物都是這樣)的殘留物，是不成對(duì)的囊狀器官，或者是在肛門前向外開(kāi)口，或者是向終腸開(kāi)口。卵巢是不成對(duì)的囊，輸卵管開(kāi)口于腹面或通向直腸。屬于卵生，卵子并不需要事先受精就可以被排出體外，直接發(fā)育。

無(wú)呼吸及循環(huán)系統(tǒng)。

水熊體節(jié)與其他節(jié)肢動(dòng)物身體之間的關(guān)系難以確定，一種解釋是水熊實(shí)際上就只有腦袋和腿。在進(jìn)化歷史上某個(gè)時(shí)點(diǎn)，水熊失去了與體節(jié)發(fā)育有關(guān)的多個(gè)基因，也失去了對(duì)應(yīng)于其他節(jié)肢動(dòng)物胸、腹的多個(gè)身體部分。水熊今天所具有的“分節(jié)”的身體方案與其他節(jié)肢動(dòng)物的頭節(jié)很相似，這表明進(jìn)化歷程中獲得頭部的方式并非單一。換句話說(shuō)，既可以只有腦袋沒(méi)有身體，也可以既有腦袋也有身體。?

棲息環(huán)境

水熊棲息于淡水沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中，少數(shù)種類生活在海水的潮間帶。

生活習(xí)性

行為

水熊具有隱生習(xí)性，是一種類似假死的狀態(tài)；生命力無(wú)比頑強(qiáng)，沒(méi)有天敵，無(wú)論是冰凍、干燥，還是饑餓、缺氧，都可生存。主要食入含類胡蘿卜素的食物。

生存能力

這種生物生命力頑強(qiáng)。最顯著的特征是對(duì)不良環(huán)境具有極強(qiáng)的忍耐能力，遇到干旱時(shí)，它們可將身體含水量由正常的85%降至3%，此時(shí)運(yùn)動(dòng)停止，身體萎縮，在這種狀態(tài)下，緩步動(dòng)物可以抵御惡劣的環(huán)境達(dá)數(shù)年之久，如極限溫度、電離輻射、缺氧等，當(dāng)環(huán)境好轉(zhuǎn)時(shí)，身體再?gòu)?fù)蘇，這種現(xiàn)象稱隱生。

極限溫度

在-272℃和151℃的條件下均可存活2分鐘，低溫-200℃能活上幾天，-20℃的環(huán)境中起碼能存活30年。它能夠承受的電離輻射的劑量，是人類致死劑量的數(shù)百倍。能抗住的壓力大約是目前最深海溝水壓的6倍，在同等壓力下人可能會(huì)被壓到變形。

水熊能耐受-200-149℃的溫度范圍，它們通過(guò)排除體內(nèi)水、收回肥胖肢腿、蜷縮成脫水的球狀來(lái)做到這一點(diǎn)。威脅解除后，它們?cè)俣瘸渌謴?fù)正常，看起來(lái)就像不曾遭受任何傷害。根據(jù)2017年發(fā)布的一項(xiàng)研究結(jié)果，能持續(xù)產(chǎn)生一種特殊蛋白質(zhì)的水熊成功復(fù)蘇的概率高于并不一直產(chǎn)生這種蛋白質(zhì)的同伴。也就是說(shuō)，這種特殊蛋白質(zhì)可能正是水熊能忍耐極熱和極寒的關(guān)鍵之所在。

耐受高壓

水熊不僅能忍受極端溫度，還能耐受高達(dá)最深海底壓力6倍的壓力。?

輻射條件

太空中的水熊它能夠承受的電離輻射的劑量，是人類致死劑量的數(shù)百倍。能抗住的壓力大約是目前最深海溝水壓的6倍，在同等壓力下人可能會(huì)被壓到變形。

2007年一項(xiàng)太空實(shí)驗(yàn)顯示它暴露在真空和輻射下可以存活10天。在2017年有科學(xué)家甚至發(fā)文表示，認(rèn)為它們足以在小行星撞擊、超新星爆發(fā)、伽馬射線暴發(fā)等毀天滅地的災(zāi)難中存活下來(lái)，堪稱“太陽(yáng)不爆炸，它們不會(huì)掛”。

在高于海平面25.8萬(wàn)-28.1萬(wàn)米的低地球軌道中，兩種脫水的成年水熊及其卵子分別暴露在真空和輻射環(huán)境中10天后成功復(fù)蘇，但暴露在輻射中的水熊存活率明顯低些。

2019年2月，在2月21日左右，以色列航天器Beresheet搭乘SpaceX的獵鷹9號(hào)火箭發(fā)射升空離開(kāi)地球，而它的目的地，正是月亮。結(jié)果很不幸，當(dāng)它于4月11日接近月球表面時(shí)，在距離月球表面不足10公里處主引擎失靈，并以每小時(shí)500公里速度撞向月球...?

這些“宇航蟲(chóng)”雖然極有可能活著，但并不代表“活躍”，也就是它們將會(huì)長(zhǎng)久保持假死狀態(tài)，除非它們?cè)谠虑蛴龅搅怂c氧氣。

缺氧條件

一般生物缺水、缺氧基本會(huì)死亡，但它可以長(zhǎng)時(shí)間處于一種假死狀態(tài)，它們的身體會(huì)干涸，讓新陳代謝停止，以此維持生機(jī)。然后遇到水，又有幾率可以復(fù)活。

英國(guó)《自然》雜志上介紹說(shuō)，水熊之所以能夠在各種極端條件下生存，與它們身體可自動(dòng)進(jìn)行脫水有很大關(guān)系。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，水熊在自行脫水后。身體體積可比正常情況下縮小一半，同時(shí)，它的八條腿也會(huì)收縮，從而進(jìn)入一種靜止的蟄伏狀態(tài)。在這種狀態(tài)下。水熊可“扛”過(guò)各種極端條件。因?yàn)樗鼙旧碛须[生現(xiàn)象可以說(shuō)是冬眠，不管處在什么惡劣環(huán)境下都能立刻進(jìn)入冬眠，只要加一點(diǎn)水就能立刻復(fù)活，生命力比病毒還強(qiáng)，所以被稱為不死身生物。

胞囊形式

在苔蘚和干草間生活的、特別是淡水生的水熊能夠通過(guò)這種胞囊的形式度過(guò)困難時(shí)期。在這種狀態(tài)下緩步動(dòng)物會(huì)縮小成只有原來(lái)20%到50%的體積，降低新陳代謝甚至分解部分器官。該過(guò)程伴隨有三次連續(xù)的蛻皮，結(jié)束的時(shí)候，動(dòng)物就會(huì)被多層角質(zhì)層外殼所包繞。在這種狀態(tài)下緩步動(dòng)物能存活一年。當(dāng)環(huán)境改變回來(lái)，該個(gè)體能在6到48小時(shí)內(nèi)脫殼而出。

胞囊的形成只會(huì)在水中發(fā)生。它遠(yuǎn)不如小桶狀態(tài)那樣具有抵抗能力，而且其水分含量也決定了其不具有抗高溫能力。

隱生習(xí)性

緩步動(dòng)物門具有全部四種隱生（Cryptobiosis）性（即低濕隱生（Anhydrobiosis）、低溫隱生（Cryobiosis）、變滲隱生（Osmobiosis）及缺氧隱生（Anoxybiosis））。

低濕隱生

這是最常見(jiàn)的隱生形式，當(dāng)陸生的緩步動(dòng)物生活環(huán)境開(kāi)始缺水時(shí)即會(huì)發(fā)生。但當(dāng)它們?cè)俅谓佑|到水的時(shí)候，它們能在很短時(shí)間之內(nèi)重新活動(dòng)。包括陸生緩步動(dòng)物在內(nèi)，它們只有身處水中才能存活。如果周邊液體被稀釋甚至低于體液濃度時(shí)，緩步動(dòng)物就會(huì)蜷縮成桶狀。背側(cè)的甲片會(huì)層疊在一起，甲片之間的彈性角質(zhì)層會(huì)收縮。進(jìn)入所謂的“小桶狀態(tài)”(CaskPhase)。

進(jìn)入“小桶狀態(tài)”的首要原因是缺氧。實(shí)驗(yàn)中停止通風(fēng)，緩步動(dòng)物會(huì)收縮。但在水中肌肉的收縮狀態(tài)不能持久。所以“小桶”遇水即會(huì)重新舒展，但個(gè)體會(huì)立即進(jìn)入窒息狀態(tài)( Asphyxie )緩步動(dòng)物能渡過(guò)缺水期有前提。就是該過(guò)程是緩慢進(jìn)行的而且空氣濕度不能太低。干燥過(guò)程太快，緩步動(dòng)物就沒(méi)有時(shí)間去收縮。

缺氧隱生

缺氧隱生發(fā)生于緩步動(dòng)物周遭液體含氧量低于一個(gè)閥值。開(kāi)始的時(shí)候緩步動(dòng)物先收縮，但后來(lái)就會(huì)伸展到最大狀態(tài)，同時(shí)也是窒息狀態(tài)，而且它們已沒(méi)有能力排出進(jìn)入體內(nèi)的水分，一些種類能在缺氧狀態(tài)下存活五天。缺氧隱生時(shí)緩步動(dòng)物的新陳代謝狀態(tài)不明。?

低溫隱生

低溫就會(huì)引起低溫隱生。緩步動(dòng)物能先被冷凍再經(jīng)解凍而復(fù)蘇，而且不會(huì)對(duì)身體造成損壞。1975年Crowe將活動(dòng)狀態(tài)的水熊放到2毫升零下20° C的水中。所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物立刻進(jìn)入小桶狀態(tài)。在4° C的水中解凍只需要一分鐘。 80%的水熊成功蘇醒。

變滲隱生

變滲隱生還沒(méi)有很好地被觀察到。變滲隱生是因?yàn)榄h(huán)境的滲透壓升高引起的。水熊在0.4%的鹽溶液中仍然能活動(dòng)。在15%的鹽溶液中它會(huì)在9秒之內(nèi)進(jìn)入小桶狀態(tài)。水熊在淡水中會(huì)室息，但若在三天內(nèi)將它重新放到海水中，它就會(huì)蘇醒過(guò)來(lái)。

有一種水熊當(dāng)中的兩只在科學(xué)家的冰箱中呆了30年之久后成功復(fù)蘇，其中一只立即忙碌起來(lái)。這兩只水熊被提取自苔蘚中，自1983年以來(lái)一直被儲(chǔ)存在-20℃的條件下，它們沒(méi)有顯示出任何代謝跡象。但被重新充水僅一天后，其中一只就伸展肢腿，22天后其體內(nèi)就有了卵子。它最終產(chǎn)卵19只，產(chǎn)生了14只活體水熊。?

分布范圍

水熊分布于世界各地，遍及北極、熱帶、深海、溫泉，亦可在真空中生存。絕大多數(shù)陸生，有些淡水生，極少數(shù)種類海生。水熊是雌雄異體，卵生，直接發(fā)育。

水熊可在地球上幾乎任何有水的地方生存，最近在日本一個(gè)停車場(chǎng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)水熊新種。迄今為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過(guò)1000種水熊。水熊大多分布于苔蘚和地衣中。在日本發(fā)現(xiàn)的新種水熊之奇特并不在于它是在城市中被發(fā)現(xiàn)的，而在于它的卵的頂部有意大利面條形狀的扭動(dòng)卷須。這些卷須有可能讓水熊產(chǎn)下的卵能附著在地面上。

中國(guó)緩步動(dòng)物物種豐富，初步統(tǒng)計(jì)約有2綱、3目、6科、20屬、177種，包括5個(gè)首次發(fā)現(xiàn)的物種(Echiniscus crebraclava、Hypechiniscus fengi、Diphascon gani、Doryphoribius mcinnesae、Macrobiotus wuyishanensis)、2個(gè)新記錄屬(Hypechiniscus、Calohypsibius)及21個(gè)新記錄種(Echiniscus bigranulatus、 Echiniscus curiosus、Echiniscus dreyfusi、Echiniscus menizdi、Echiniscus perarmatus、 Echiniscus phocae、Echiniscoides pooensis、Echiniscus scrabrospinesus、Echiniscus semifoveolatus、Echiniscoides sigismundi、Isohypsibius stenostomus、Diphascon (Diphascon) nobilei、Diphascon(Diphascon) sexbullatum、calohypsibius ornatus、 Calcarobiotus(Calcarobiotus) digeronimoi、Macrobiotus crenulatus、Macrobiotus hibiscus、Macrobiotus ragonesei、Macrobiotus tericola、Minibiotus scopulus、 Ramazzottius anonalus)。

繁殖方式

水熊是雌雄異體，卵生，直接發(fā)育。