撰文：DOUGLAS MAIN
冰川冰蟲能在冰冷的環境中茁壯成長，還展現出其他一些神秘特徵，但其棲息地正在消失，因此成為了亟待研究的課題。
華盛頓雷尼爾山南側的天堂冰川（ Paradise Glacier），冰蟲覆蓋了冰川表面。這些動物能在0°C的條件下茁壯成長，是科學界一大“悖論”。攝影： SCOTT HOTALING
乍一看，冰川好似一個沒有生命的物體。但它並不像看上去那樣貧瘠，這裡生活著許多微小生物，它們構成了一個繁榮的寒冷生態系統。
在北美洲西部，冰蟲是最常見的耐寒生物。它們長約1釐米，細如牙線，遍佈太平洋西北地區、不列顛哥倫比亞省和阿拉斯加的冰川。夏季的下午和晚上，大量的黑色小蟲活躍起來，它們以藻類、微生物和冰川表面的其他碎屑為食。黎明時分，它們再度鑽回冰層——在冬季，消失在冰封深處。
這些蟲子是蚯蚓的遠親，能夠在寒冷的冰層中蓬勃生長。這種能力對大多數生物來說都是極為罕見的，特別是像冰蟲這樣沒有任何保溫措施的冷血動物。那麼，冰蟲是如何做到的呢？科學家們已經發現了一些端倪，他們指出，理解這些生物學上的奇怪現象非常重要，也非常緊迫。
羅格斯大學的研究員Daniel Shain25年來一直致力於冰蟲的研究，他表示，瞭解這些動物如何忍受極端環境，可以幫助我們瞭解地球及地外生命的極限。
但是隨著冰川的消失，冰蟲也在消失。“我們希望在冰蟲消失之前儘可能多地瞭解它們，”賓夕法尼亞州哈弗福德學院的生物學家Shirley Lang說道。如果冰川繼續以目前的速度融化，“它們總有一天會消失。”
冰蟲之謎
生物學定律表明，隨著溫度的下降，身體反應會變慢，能量水平也會下降。溫血動物必須消耗能量以保持相對恆定的溫度，而冷血動物在太冷的時候會變得遲鈍甚至休眠。但冰蟲不會。
“它們的能量水平在變冷時上升，” Shain說道。“而這是一個悖論。”
Shain和Lang在近幾年發表的一系列論文中解釋了其中的原因。這一切都與一種叫做ATP（三磷酸腺苷的簡稱）的特殊分子有關。ATP在細胞中充當能量貨幣，為身體內的大多數反應提供動力。它由ATP合成酶催化形成，這種酶在所有已知的生物體中幾乎都相同。ATP的工作效率接近100%，這在自然界以外的任何發明中都是聞所未聞的。生物化學家對它充滿敬畏。“這是一臺非凡的機器，”Shain 說道。
但冰蟲的ATP有一個助力系統，其體內控制ATP合成酶形成的DNA中有一個額外的片段。這種改變似乎有助於加速ATP的產生。“它就像一個渦輪，”Shain說道。
Shain說，很難解釋這種進化，一種可能是冰蟲偷走了高海拔真菌中發現的一大串遺傳物質。如果事實的確如此，那這種基因盜取就非同尋常了，因為被盜的DNA通常不會進入產生ATP的線粒體。
除了基因的加成，冰蟲還有一個特殊的細胞“恆溫器”，允許ATP在寒冷時產生。這兩種變化結合在一起，使得冰蟲細胞內的ATP濃度比大多數生物要高得多，這有助於解釋它們如何在寒冷的環境中維持能量水平。
Lang計劃探索另一種解釋其高能量水平的理論。冰蟲富含黑色素，其大腦、腸道和肌肉中均有存在。黑色素是一種有助於保護人類面板免受紫外線輻射的色素。一些研究表明，在某些情況下，黑色素可能能夠從太陽輻射中獲取能量，Lang懷疑冰蟲的耐寒性也與此有關。她希望能驗證這個想法。
這種動物只生活在沿海冰川，世界其他地方都找不到，中國西藏發現過另一個類似的物種。我們對它幾乎一無所知。雖然冰蟲在0°C環境下生命力很強，但如果溫度遠低於冰點，那它們也無法忍受。
捕食者和獵物
除了難以置信的能量特徵，冰蟲也是我們知之甚少的生態系統的一部分。華盛頓州立大學的生物學家Scott Hotaling解釋說，它們與輪蟲類、緩步動物、藻類、真菌和其他微生物共存，還能作為鳥類的食物。
據Hotaling和同事觀察，至少5種鳥類以冰蟲為食。 Hotaling稱，在雷尼爾山這樣的地方，這些無脊椎動物是重要的食物來源，粉紅嶺雀會大量吞食冰蟲，並把它們餵給雛鳥。
鳥類的捕食也可能有助於解釋這些小動物是如何從一個冰川擴散到另一個冰川的。Shain說，不同的地方冰蟲有著不同的基因，阿拉斯加的冰蟲很可能與太平洋西北部的許多冰蟲屬於不同的物種。
Hotaling的研究表明，活的冰蟲可以透過粘在鳥類的羽毛或腳上而移動，或者有些冰蟲可能透過鳥類的腸道存活下來。例如，溫哥華島上的一群冰蟲與阿拉斯加南部的一群冰蟲關係密切，這表明一隻或幾隻冰蟲可能是在不久前被一隻鳥帶到那裡的。
留給我們解開冰蟲之謎的時間已經不多了。它們以前所在的一些冰川已經消失，如華盛頓州北喀斯喀特地區的萊爾和路易斯冰川。其他冰川正在萎縮。雷尼爾山南側的尼斯奎利冰川(Nisqually Glacier)是冰蟲的棲息地，2003年至2015年間，該冰川平均每10天萎縮0.9米。
進化遺傳學家Joanna Kelley和Hotaling正在研究冰蟲的基因組序列，但這項工作頗具挑戰。部分原因是它們富含黑色素，而黑色素會附著在DNA上，干擾基因組測序技術。
（譯者：陌上花開）
