什么是厌氧生物?厌氧动物有哪些?

众所周知,动物的生存的基本条件就是氧气。日常生活中,我们不会感到氧气的存在,因为它是无色无味且无处不在的。可以说,地球上能孕育生命的原因除了有水资源以外,氧气的存在也是重中之重。

可当面临灾难时,氧气的价值就显现出来了,2020年新冠疫情的肆虐之下,印度的总感染人数急剧增加,因为肺部患有巨大炎症的人们呼吸不畅,症状严重的人必须要依靠吸氧

氧气瓶和制氧机在这时就卖出了天价,一罐氧气可以卖掉几百美元,折合普通印度人半年的收入,“氧气”的珍贵突然就体现了出来。

那么地球上有没有不需要依靠氧气生存的动物呢?它是因为处在无氧环境当中,还是单纯地排斥氧气呢?

如果真的有这种不需要氧气就能生存的动物出现,在判定宇宙当中的其他星球是否有生命存在时,氧气是否就不用再作为必要条件了呢?毕竟外星人可能真的不需要氧气来呼吸维持生命。

厌氧生物

在自然界当中其实很早就有了不需要氧气就能存在的生物,专家们叫它们“厌氧生物”。比如说在研究细胞进化进程中的重要角色,原核细胞,在35亿年之前它就具备“厌氧性”,不仅如此它吸收可见光,利用了H2S作为氢源,还原了氧气,促使可以利用光合作用进行自养的原核生物出现。

目前厌氧生物主要是以细菌的形式存在,因为它们可以在无氧环境当中分解自己的有机物,所以被称作厌氧生物。

它是细菌群当中的重要组成部分,可以分为三种类型,专性厌氧菌、兼性厌氧菌和耐氧厌氧菌

专性厌氧菌就是完全不氧气的存在,如果将它暴露于氧气之中它可能还会死亡,比如说肠道当中的双歧杆菌,就是典型的专性厌氧菌,它能够与其他的细胞群落协作,维持肠道内环境提高人体的免疫力。

其他两种细菌则可以在氧气环境当中生存,具备吸氧功能,但是也可以说它们是被迫吸氧,因此它们的生存并不会完全依赖于氧气,大多数使用发酵的方式存在。

这些厌氧生物广泛存在于人体皮肤和腔道的深部黏膜表面,它可引起人体任何组织和器官的感染。在组织缺血、坏死,或者需氧菌感染的情况下,导致局部组织的氧浓度降低,即发生厌氧菌感染。

因此在医学当中,会经常提到它们,它们的主要特点就是在有氧气的环境之中难以生存,但是要注意“厌氧生物”属于生物学范畴,而生物学虽然包含了动物,还是有所区别的。

因此作为一种常见细菌的厌氧生物虽然很早就被发现了,却不能说它们是地球上不需要氧气就能存活的动物,它们并不属于动物的范畴

鲑居尾孢虫

鲑居尾孢虫,也可以叫鲑生粘孢虫,是全球首个没有线粒体基因的动物,简单点理解的话,其实它是生活在三文鱼肌肉组织当中的一种寄生虫。

作为寄生虫的它,就已经可以被划分到动物类属,因此它也是目前世界发现的第一个不依靠氧气生存的动物。

这项发现无疑是惊人的,原来这个世界上真的有不需要氧气就能存活的动物,在经过仔细研究之后,科学家发现了其中的原因。

它是在以色列特拉维夫大学在研究鲑鱼当中的多种寄生虫时无意间发现的,通过显微镜我们能够看到:

这些孢子看上去就像蓝色精子细胞,有两条尾巴和一对椭圆形、类似外星人的眼睛。其实这对“眼睛”是带刺的细胞,它们不含毒液,但在必要的时候将帮助寄生虫抓住寄主。

它的体型非常小,属于小型寄生虫。开始它会寄生在一些小的蠕虫身上,等到鱼类吃掉这些蠕虫时,它再进入鱼类的肌肉当中寄生,也就是说其实鲑鱼并不是它们的“第一宿主”。

经过研究发现,它应该和海葵、珊瑚虫、水母等生物属于同一类。不过作为一种多细胞生物,它的体内竟然没有线粒体,这就是科学家们感到震惊,和它为什么不需要氧气就能够生存的根本原因。

在它的体内发现了线粒体细胞器却没有发现线粒体的基因,而线粒体基因当中包括有氧呼吸的基因,也就是说它完全不具备有氧呼吸的功能。科学家们推测也许是鲑鱼细密的肌肉当中没有氧气存在,导致它产生了这种不需要氧气呼吸的“逆向进化”。

除了在进化当中舍弃了线粒体之外,它还一并将神经组织、肌肉都舍去了,研究者指出在细胞和动物进化时,多数都会向着复杂细胞进化,因为越复杂意味着生命体越高级,具备的特征也会更多。

但是鲑尾孢虫或许因为环境所致,它反而把自己向单细胞生物进化了,这说明在生物进化当中,是会有反向进化的,这里的反向进化并不意味着退化,而是细胞的自然选择。

它不需要氧气就能存活,那么从某种方面来说它好像也不具备代谢的功能,科学家十分好奇它是通过什么方式来进行代谢的,它全新的“无氧代谢”新机制或许可以成为一个重要的研究论题。

除此之外,前文中我们有提到过厌氧生物,大多都是细菌一类的,它们属于真核单细胞生物。鲑尾孢虫的出现标志着多细胞寄生虫也会有着厌氧特性,虽然也许它并不是一开始就厌氧,而是在进化当中舍弃了线粒体变成了厌氧的样子,但是这对于生物学界而言是非常重要的发现。

细胞的起源与进化

我们都知道,现在地球上所有的生物都是由细胞构成的,有的是单细胞,有的是多细胞。最初,细胞进化其实也经过了一个漫长的过程。对于细胞进化,学界持目前的主流观点是,前细胞到原核细胞再到真核细胞的演变过程。

前细胞的出现时间约在地球诞生的45亿年前到35亿年之间,是简单的有机物和无机物结合之后进化出来的。这时地球的环境还是比较原始的,空气中氧气的含量也比较低,它们主要是在海水里,进行结合完成复制。

到了约34亿年前,原核细胞在前细胞的不断进化之下终于诞生了。真核细胞有了细胞膜的存在,并且它最开始是具有厌氧特性的,在后来自己能组合释放氧气之后这一特性才逐渐消失。

比如说历史悠久,体内不具备叶绿体的蓝藻,就是在这时候出现的。它依靠海水作为自己的氧源,来进行光合作用。

大多人持有的观点是真核细胞由原核细胞进化而来,但是也有少数科学家认为它们二者是共生的,也被称作“内共生学说”。

真核细胞除了拥有细胞核之外,还多了细胞中至关重要的两种东西:线粒体和叶绿体。目前学界也很难界定,这两种细胞器是在后来进化产生的,还是在原核细胞或者说前细胞的基因当中就自带了,只是到了真核细胞时才慢慢显现出来。

在这之后,真核细胞经历了一系列复杂化的进化,进化出了更多特性。但是生物学家指出,虽然在进化,但是它们原有的特征并没有改变

就像无氧生存的鲑尾孢虫,在它的体内还是发现了线粒体细胞器的存在,这就证明它仍旧保存着真核细胞的特性,只是在后续的自然选择中,它放弃了线粒体进化。

在生物学家研究看来,细胞的进化方向,代表着从简单趋于复杂,从低级走向高级,但是由于细胞本来的结构限制,导致它们大多数时间还是保持着原有的样子,看起来像是“停止进化”了一样。

线粒体

线粒体是一种广泛存在于真核细胞当中的细胞器,它是生物能够进行有氧呼吸的关键所在,直径大约0.5到1.0μm。

在不同生物细胞当中所含有的线粒体数量也是不同的,比如肝脏细胞中的线粒体大约有2000个,但是一些细菌当中可能只有一个线粒体。

线粒体可以将吸收的氧气和食物转化为生物所需的能量,鲑尾孢虫没有线粒体也就说明它没有转化的特性。

针对这种情况,我们应该考虑到也许是因为鲑鱼肌肉的空间实在是过于狭小,也没有什么营养成分,所以代谢能量对它而言反而是坏事,干脆就不代谢了,能量也能多保存一些不会消失。总之,线粒体会通过有氧呼吸产生代谢活动,代谢越是旺盛,线粒体就越多。

外星生命设想

自20世纪50年代人类进入了太空之后,对于宇宙其他星球的探索就一直在进行着,作为地球最高智慧生物的人类一直渴望着发现宇宙中其它生命的存在。但是在对于其他星球探测时,一般会特别关注是否有水和氧气,因为认为这是生命存在的基本标准

现在地球上都有了不需要呼吸氧气的鲑尾孢虫出现,是否意味着我们不该把水和氧气当做确定是否有生命存在的唯一标准呢?

可能一直以来我们都被固有思维限制了,是因为地球上的生物需要水和氧气,我们便顺理成章地认为外星生物同样需要。

或许它们细胞的进化与我们是不同的,并未进化出线粒体和叶绿体之类的细胞器,那么就意味着它们不需要进行呼吸。

地球细胞的进化起源,也是因为要适应地球的环境,外星生命的产生和进化当然也要视它们星球的情况而定。由此看来,在人类因为环境断言的无生命星球上,说不定生活着许多的生物。

结语

鲑尾孢虫的出现,不仅打破了所有地球动物都需要呼吸氧气的固有定式,还告诉了我们进化其实存在着多种可能性,颠覆了我们对生命存在的传统认知。

生物的进化不一定是一直向前、向复杂的,有时生物也会因为环境自己选择舍弃一些东西,向着简单进化。

人类对于外星生物探测的标准也需要有所调整,宇宙如此广阔,其中生物的复杂程度也不是我们能用地球的固有观点就能够判定的。人类还是需要时刻保持着“无知”的状态,才会领悟到更多“未知”的事情,在外星生命探索时产生一番奇妙的际遇。

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