生活在寒冷地帶的生物，都有哪些絕招？

★ 短期速凍會讓蛤蟆、魚等動物凍僵，但如果及時升溫，并不會致死。

★ 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)致動物死亡。

★ 為了抗冰凍，北美林蛙、格陵蘭燈蛾、水熊蟲等動物都有一套“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)捕魚時，不慎撈上來一只蛤蟆，而冷過-20℃的氣溫，讓這蛤蟆沒蹦兩下，就凍成了個姿勢別扭的“冰雕”……幸好，這位女子立即將它放歸水中，最后蛤蟆緩過勁兒來游走了。

網(wǎng)絡(luò)

類似內(nèi)容短視頻還有不少，比如一個人打開冰柜，取出來一條被冰塊包裹凍得梆硬的魚，在一通解說之后，把魚扔進(jìn)水里，當(dāng)魚身上的冰慢慢融化之后，魚又活了起來！

像蛤蟆、魚這樣的動物，速凍后短時間內(nèi)確實可以復(fù)蘇，這主要是因為它們只是體表被凍僵，內(nèi)臟還沒來得及凍傷受損，如果時間太久，它們還是會死亡的。

那么，是什么讓動物死于冰凍呢？

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

冬天釣上來的魚，可不能在冰中生活。 | 圖蟲創(chuàng)意

此外，當(dāng)細(xì)胞結(jié)冰之后，也會使細(xì)胞間物質(zhì)交換停止，更重要的是說明有機(jī)體內(nèi)沒有了水分，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)也會變性，動物也就喪失了生命。

不過，也有不少小動物，能夠抗住冷凍活下來。為此，它們可謂是八仙過海，各顯神通，接下來就介紹幾種典型的。

01

自帶“防凍液”的林蛙

林蛙家族的好多成員都比較“抗凍”，比如我國的東北林蛙、黑龍江林蛙抗寒能力就比較強(qiáng)。不過，它們在阿拉斯加的親戚，Rana sylvatica，也就是“北美林蛙”，竟然可以讓自己冰凍8個月，等春暖花開之后還跟沒事兒蛙一樣，蘇醒過來照樣身體倍兒棒，吃嘛嘛香。

雖然沒有北美林蛙的絕活，東北林蛙也很抗凍。 | 圖蟲創(chuàng)意

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

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，在被冰凍的過程中，北美林蛙能將尿素和葡萄糖釋放到血液中，并通過血液輸送至全身各個器官，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，北美林蛙的體表會慢慢的覆蓋一層冰，它體內(nèi)也會慢慢凍結(jié)，此時它體內(nèi)的冰晶核蛋白就會被激活，這種蛋白的作用是讓冰在細(xì)胞外邊部凍結(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，細(xì)胞內(nèi)部的水分會因為滲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)的時候被破壞。

寒冷的阿拉斯加鮮有人跡 | 圖蟲創(chuàng)意

阿拉斯加的冰凍期，不僅氣溫接近-20℃，時間還持續(xù)長達(dá)8個月。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存糖類作為維持生命的能源。當(dāng)漫長的冬季結(jié)束，氣溫回暖之時，北美林蛙體內(nèi)的冰逐漸融化，它就能再次蘇醒過來了。

02

頑強(qiáng)又長壽的燈蛾

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。

昆蟲一般生命周期很短，并且害怕寒冷，而格陵蘭燈蛾的幼蟲期卻長達(dá)7年。在高緯度地區(qū)的生活，大部分的時間都非常寒冷，一年中只有很短的時間會萌發(fā)植物，它的幼蟲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飛行，靠散發(fā)的性信息素吸引雄蛾前來交配，交配后雌蛾會產(chǎn)下卵，待卵孵化又會開始另一個7年的周期。

經(jīng)過研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種昆蟲能夠承受-70℃的低溫，它們在氣溫下降以后會將體內(nèi)多余的水排出體外，將體液維持在非常高的濃度。同時，幼蟲的寄主植物中含有一種被稱為吡咯里西啶的生物堿，這種生物堿會讓幼蟲產(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昆蟲無害，但對人來說卻具有肝毒性。 | 圖蟲創(chuàng)意

03

強(qiáng)到犯規(guī)的水熊蟲

說到“皮實”的生物，可能不少朋友都會想到水熊蟲。這個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)家做過實驗，他將水熊蟲放在零下200攝氏度的液態(tài)空氣中低溫浸泡了20個月的時間，然后又將水熊蟲放在零下253攝氏度的液態(tài)氮中超過26個小時，再在零下272攝氏度的液態(tài)氦中浸泡了8小時。他以為這樣就能讓水熊蟲死亡，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 | 圖蟲創(chuàng)意

水熊蟲在遇到惡劣環(huán)境的時候，會將身體蜷縮起來，并將體內(nèi)的大部分水排出，進(jìn)入一個被稱為“隱生態(tài)”的狀態(tài)，這時水熊蟲就像是被按了暫停鍵一樣。水熊蟲的體內(nèi)還有一種損傷抑制蛋白，這種蛋白在水熊蟲的細(xì)胞可能受到損傷的時可以起到“護(hù)盾”的作用，保護(hù)細(xì)胞不受傷害。 動物抵御冰凍的能力，都是它們在千萬年的演化過程中適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果?？茖W(xué)家通過對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想了。

作者 | 李維陽 科普作家

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

審核 | 黃乘明中國科學(xué)院動物研究所研究員

編輯 | 江 帆

責(zé)編 | 丁 崝

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