万年卤虫休眠可存万年 暴晒火烤、存放外太空也能愉快地玩耍

北京时间1月8日消息,据国外媒体报道,卤虫是一种能在极端环境下存活的神奇生物,它曾两度随太空飞船带入宇宙空间接受实验,并在随船返回地球时继续孵化发育成熟。卤虫常见于盐滩和盐水湖中,已有1亿年生存历史,由于体内共生细菌偏好盐分,因此它们对盐也有独特喜好,能够经受住盐浓度达50%的盐水。卤虫用途广泛,可以用作鱼食,也可直接食用,甚至对医药研究有借鉴作用。

它们像天外来客一样,跟随飞船穿越大气划过长空,降落在地球这颗蓝色星球上。在飞船深处,整齐稳妥地安放着一排排熟睡的“宇航员”,它们每个都蜷缩在保护壳中,在这里它们或许已经存活了一万年。这群“宇航员”不是普通的太空旅行者,在着陆后的几周内,它们会破壳而出,发育成为五脏俱全的海洋怪物:卤虫。它们通体呈三文鱼式的粉色,长着三只眼睛,十一对扁平附肢不停地挥动。

这不是小说,是1972年发生的真实故事,飞船中沉睡的乘客就是卤虫。卤虫又被戏称为“海猴”,这次它们随“阿波罗16号”登月任务结束一同返回地球。科学家用飞船将卤虫带到太空,以检测宇宙辐射对它们产生的影响。这个实验对实验对象要求非常苛刻,实验品必须具备几乎坚不可摧的特质。能够胜任这次实验任务的可能非卤虫莫属。

哪怕被暴晒、火烤、浸入酒精、剥夺氧气、用紫外线照射、用105摄氏度水煮、或者冷却到近绝对零度,卤虫也绝不会一命呜呼。它们甚至能经受住溶解人类肉体的极端PH酸碱度,能在浓度为50%的盐水或杀虫剂中存活下来。在太空的真空中,或者海底6000米以下的高压环境下,它们还是能和小伙伴们一起愉快地玩耍。下面,科学家带你探密卤虫的生存之道。

太空中充斥着被称为宇宙射线的高能粒子,它能撕裂细胞、组织和铝制飞船壁。月球就是研究宇宙射线影响的绝佳场所。在“生物堆1号”实验中,科学家将卤虫胚胎、植物种子和细菌芽孢一同,放入辐射敏感材料层中。任何穿透该生物堆的射线都会在探测层上留下印迹,这样一来,美国宇航局科学家就能确切知道射线撞击的是哪个乘客。在这110个接受了无数宇宙射线照射的卤虫胚胎中,许多都孵化出来,尽管其中有不少畸形。一些孵化的卤虫还持续长大,成为完全的成虫。同年年底,“阿波罗17号”飞船又飞往月球,科学家借此机会又进行了“生物堆2号”实验。实验结果与前一次雷同。令人们好奇不解的是,卤虫看起来如此脆弱,附肢轻飘飘地晃荡,触须细长细长,是什么秘笈令它们坚不可摧?

尽管被戏称为“海猴”,卤虫并不生活在海洋中,它们常见于盐滩和盐水湖中,广泛分布于尤他州的大盐湖和里海中,已有1亿年生存历史了。卤虫也叫盐水丰年虾,但不是虾,与虾同属甲壳纲。它们体形微小,身长仅15毫米,以滤食水中的水藻为生。卤虫游动时头尾颠倒,靠附肢进行呼吸,雌性卤虫能进行孤雌繁殖。卤虫的一个重要特质是,对盐有独特喜好,能够经受住盐浓度达50%的盐水,这一浓度的盐水远比盐浓度为3.5%海水要咸。

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【修行万年】万年卤虫休眠可存万年 暴晒火烤、存放外太空也能愉快地玩耍

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卤虫的无节幼体

不过,这里有个玄机:如果一直生活在水池中,就总有被晒干的风险。卤虫的栖息地盐滩和盐水湖常常会干涸消失很长一段时间,有时是数月,有时是数年,有时是数十年。看起来这是个严重生存问题,不过卤虫不怕。在生存环境适宜时,雌性卤虫会产下薄壳的卵,并立即孵化。一旦食物稀少难寻,或者盐浓度升高,它们就会采取B计划:产下硬壳的“包囊”,每个包囊都含有几乎发育完全的幼虫。这些包囊能够经受住接近完全脱水的恶劣环境,丧失97%以上的水分。这时候,它们的生命进程就会停止,进入一种被称为“低湿休眠”的假死状态。养过卤虫当宠物的人知道,只需加水就能让胚胎复活。包囊能在不到24小时的时间里,体重增大1.4倍,之后孵化出完整大小的幼虫。在孵化伊始时,它们仅有一个原始眼,之后长出两个构造更复杂的眼睛。这是卤虫在极端环境中的极端生存方法,不过很起作用。在上世纪90年代,石油勘探人员在大盐湖附近开采石油,结果在两片盐层中挖掘出一大块包囊。工作人员好奇这些生物的孵化方式,就把它们浸在水中,结果发现一些的确孵化了。经放射性碳年代测定,科学家估测这些卤虫已经在那里躺了一万年。它们是如何侥幸生存下来的呢?

水是细胞内部液体的组成部分,是维持生命的化学反应不可或缺的。因此,一旦细胞脱水,生命进程就会暂停。对于绝大部分动物而言,体内失水都是致命的。人类最多只能失去15%的身份水分,很少有动物能在失水超过50%的情况下还能存活。一旦失水,细胞内的分子就会失去三维网络,蛋白质、糖份和染色体都会扭曲损坏。卤虫面临的挑战是,让细胞分子能在失水时保持形状。为此,卤虫的完美解决方案是:将细胞转变为固态糖。包囊中携有一种独特的糖“海藻糖”,占包囊重量的15%,它形成一种类似窗户玻璃的固体。这种“矩阵结构”可支撑起蛋白质和膜,维持它们的结构并将它们各就各位冻住。海藻糖是一种神奇的成分,它令绝大多数微生物能够进入假死状态,如所向披靡的缓步类动物、一些线虫,以及美洲睡摇蚊。就其本身而言,海藻糖仅有助于卤虫对抗脱水环境。然而,这可能也是卤虫其它本领的关键因素。或许,放弃水分也有一些想不到的好处。人类喜好温暖的环境,在这种环境下,水是生命之源。但是,如果水被过度冷却或加热,它就会致命。冰晶会像小刀一样,将细胞从内往外刺破。液态水在临近冰点或沸点时会膨胀,同样有致命的后果。如果排干水分,就意味着排除了这些威胁。此外,辐射的影响也不会太大。通常,宇宙射线会与体内的水分子相互作用,大量释放高活性氧形式,如类似漂白剂的化学物。这些化学物会在细胞和组织中四处乱窜,一路摧毁过去。而脱水的卤虫胚胎就避免了这种损伤。尽管如此,脱水也不是个万全之策,它无法保护DNA不受宇宙射线的直接射伤,或防止蛋白质在加热时不被破坏。为此,卤虫包囊又进化出其它一些生存技巧。

为什么生物进化令卤虫如此灵活有韧性?看上去它们是生活在有害的地方,事实上它们在那里相安无事。卤虫的栖息地是盐湖,那里环境恶劣被称为“死亡之海”,例如,大盐湖的盐浓度为5%到27%。大盐湖位于一片平坦盆地的底部。从1963年到1986年,大盐湖扩大了近60%。生活在大盐湖的生物必须能够应付那里的高强度紫外线辐射,以及缺氧带来的窒息。可以想像,仅有一小部分动物能够经受这种极端环境。除了两种盐水蚊外,这片盐湖几乎就是卤虫的天下,这意味着它们在这里完全没有天敌。

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卤虫从水中滤食藻类

不过,盐分对卤虫的影响也不完全是正面的。面对过多的盐分,卤虫的细胞也难以应对,它们只能将盐分泵出体外,并利用坚硬的外骨骼阻止盐分渗入,这一过程非常消耗能量。卤虫的食谱也与众不同。由于赖以为生的是难吃的有害藻类,卤虫不得不处理好与肠细菌的关系,利用它们消化食物。法国蒙波利埃大学研究人员奥德拉德-诺格猜测,可能是这些微生物小伙伴偏好盐,而不是卤虫本身喜好盐分。诺格研究团队于2015年9月发表相关研究成果。诺格及其同事在无菌环境中养殖卤虫,让它们摆脱肠细菌,再把它们放到不同盐浓度的水中。同时,她也对拥有肠细菌的卤虫进行了同样的实验。结果显示,无菌的卤虫在低盐环境中生存得更好一些,而带菌卤虫则需要更多的盐分。在诺格看来,这意味着卤虫已沦为体内共生小伙伴的受害者了:卤虫无法脱离这些肠细菌单独生存,而这些细菌又热衷盐分,因此卤虫也不得不忍耐盐。

尽管环境充满挑战,但是在高盐水中生存还是很有禆益:这里富含藻类且没有天敌。在大盐湖中,卤虫数量高达数十亿。每年夏天,雌性卤虫会在这里大量产卵,等到次年春天盐湖回暖,数十亿小型幼虫从中开始孵化。在10月到次年1月间,在这里可以收获9000吨卤虫卵、幼虫和成虫,相当于45个足尺寸的蓝鲸。这意味着这里商机很大。由于卤虫具有快速恢复能力,因此它们的包囊被真空包装或罐装好,销售到全球各地。孵化24小时后,幼虫就可被喂给鱼类。卤虫还可以直接食用,有建议称可将卤虫用作长期太空旅行食物。医药界也对卤虫包囊备感兴趣。

丰年虫又称 盐水丰年虾,它是一种世界性分布广泛耐高盐的小型甲壳动物,分类上属于节肢动物门,有鳃亚门,甲壳纲,鳃足亚纲,无甲目,盐水丰年虫科。丰年虫作为一种重要的饵料生物,一直受到人们的广泛的重视。

丰年虫[1]

fairy shrimp

亦称仙女虾。

无甲目(Anostraca)甲壳动物。运动姿势优美,色彩柔和,故名。多见於欧洲、中亚、北美西部、非洲乾旱地带和澳大利亚的淡水池塘中。长约2.5公分(1吋) 。欧洲最常见的种为透明丰年虫(Chirocephalus diaphanous),北美常见的种为Eubranchipus vernalis。

丰年虫有以下特点:对不良环境适应能力强,繁殖能力高,它的休眠卵又可以长期保存,需要时可以随时孵化获得幼虫,初孵仅需18—30小时。

丰年虫卵是指由丰年虫所产生的休眠卵,目前世界上已经记载的丰年虫卵有100多个品系。无节幼体具有大量的卵黄,并含有丰富的蛋白质和脂肪(蛋白质约含60%、脂肪约含20%), 其成体所含营养成份也很高,因此丰年虫是鱼、虾和蟹等幼体和成体的极好的饵料。据报道,当前世界上85%以上的水产养殖动物的育苗都以丰年虫作为饵料的来源。

丰年虾(Artemia)又称咸水丰年虾(Brine Shrimp),分布甚广,除两极地区外,在世界上许多地区的含有碳酸盐、硫酸盐和氯化钠的湖泊中,以及沿海盐田等高盐水域都有不同程度的分布。全世界已报导的丰年虾产地有500多处。目前丰年虾卵产品主要来自中国、美国、伊朗和俄罗斯等20多个国家的不同地理品系,其中以美国加里佛尼亚的旧金山湾、大盐湖以及中国东部沿海盐田、青海、*藏西**和*疆新**南部盐湖出产的丰年虾卵品质最优。可见,中国已经是世界上生产丰年虾卵的大国之一。

自1775年以来,人们就开始了对丰年虾的研究,迄今已有200余年的历史。但用于水产饵料,仅始于上世纪30年代。在1933年美国的Seale把丰年虾初孵的无节幼体作为蝶类仔鱼的活饵料,随后挪威的Rollefson等也用丰年虾无节幼体作为活饵料培养鱼苗,均获成功,从而证实了丰年虾的无节幼体是仔、幼鱼的优质饵料。在上世纪50年代后期,中科院海洋所张孝威教授首次发现了我国的丰年虾卵,经10余种海产鱼苗培育实验,也证明了丰年虾的无节幼体是仔、幼鱼的良好的饵料。同时开展了丰年虾卵的调查、采集、孵化和培养的研究,积累了许多宝贵的资料。由于丰年虾无节幼体是鱼、虾和蟹的优质活饵料,因此受到全球水产养殖工作者的高度重视。在比利时肯特大学成立了世界丰年虾参考中心,并先后在美国得克萨斯州(1979年)和比利时安特沃普城(1985年)举行了第一、第二届国际丰年虾学术会议。

丰年虾,它是一种广泛分布于全球且耐高盐的小型甲壳类动物。丰年虾卵是由丰年虾所产生的休眠卵,目前世界上已经记载的丰年虾卵有100多个品系。丰年虾无节幼体具有大量的卵,并含有丰富的蛋白质和脂肪(注:其中蛋白质约含60%、脂肪约含20%),它的成体所含营养成份也很高。因此,丰年虾作为一种重要的生物饵料,一直受到人们的广泛重视。当前世界上85%以上的水产养殖动物的育苗均以丰年虾作为饵料来源。

丰年虾卵的采收季节一般是在秋天,但春天也有少量丰年虾卵可供采收。除了美国加州莫诺丰年虾产沉性休眠外,其他地区多数丰年虾产生出的休眠卵均为浮性卵。卵常被风浪冲击到岸边堆积在一起,呈浅红褐色。可直接从岸边刮取,或用特制的小抄网,在下风处捞取飘浮于水面或悬浮水中的丰年虾卵,一般常用方形小抄网(网口40目、网袋60目),如果用于收集水体中的卤虫丰年虾卵,常用圆形的小抄网(上面40目、下面90目)。另外,也可在池边挖坑或构筑浮栅,使卵集中在局部水体中,以便采收。

【制作过程】

刚采集的卵切忌堆积,一般要经过如下加工步骤:

1、清洗:清洗一般用锥形桶,先用淡水冲洗,再用海水冲洗.冲洗的主要目的是除去杂物、卵壳及表面上的污染。

2、脱水:湿卵脱水的方法一般是先离心,后阴干;而干卵,则应该先低温后真空干燥。

3、晾干:在晾干过程中,要防止温度过高(不超过40℃)和在阳光下曝晒。

4、筛选:用不同的孔径的筛网分层过筛。

5、包装:真空或冲氮密封包装。

6、储藏:丰年虾卵要先在—18℃下放一周冷冻存存,再在常温下放一周,对于干卵一般低温储藏即可。

经过以上步骤处理的丰年虾卵,储藏数年,卵化率仍可保持70%左右。

【丰年虫孵化方法】

孵化准备:

1、使用干净的容器;(大小视个人需求量而定)

2、在容器的上部设置光源;(建议使用,增加孵化率)

3、在容器的底部安装气管,在缸的底部打气;

4、加入干净清水及的盐,比例约1升水/45g盐,精盐或粗盐皆可;

5、最后加入丰年虾卵比例约2.0g卵/一升水。

孵化条件:

1、温度:28—30℃

2、pH:8.0—9.0

3、打气:足够的气泡使丰年虾卵保持悬浮在盐水中

4、光照:盐水表面为2000lux

5、密度:2.0克卵/升水。

孵化收集:

1、在理想的孵化条件下,孵化24小时;

2、停止打气;

3、覆盖孵化缸的表面(遮光);

4、静置10分钟后将沉在底部的丰年虾排出或虹吸出来,可再静置10分钟,收集缸中剩余的丰年虾。

保存方法:

1、降低液面(约1~2cm),增加空气接触面积(使溶氧量增加)

2、保存在温度0℃—5℃的干燥避光的地方(如冰箱冷藏库)

【丰年虾卵的营养成份分析】

丰年虾卵含有丰富的蛋白质,氨基酸组成齐全,粗脂肪含量比较高,其中不饱和脂肪酸高于饱和脂肪酸,带壳卵的不饱和脂肪酸为48.15%,脱壳卵的为54.82%。带壳卵的饱和脂肪酸是脱壳卵的1.5倍。丰年虾卵的壳是一种含铁脂蛋白,鱼和虾的幼体不能消化它。但动物实验证明小鼠可以消化卤虫卵壳,所以用丰年虾卵加工食品不必考虑壳的问题,而且有的不饱和脂肪酸、无机元素在壳中含量比较高,如DHA(二十二碳六烯酸),Se、Zn、Fe等;食用粉碎、脱壳的丰年虾卵能提高动物肝中的γ—亚麻酸(必需脂肪酸),而DHA和EPA都明显高于对照组。另一个特征是可明显提高肝中Fe2+的含量,Fe2+是血红素的主要成分,因此丰年虾卵可作为一种补血剂,而且食卤虫丰年虾卵可提高脑蛋白含量。 从营养分析上可以确定丰年虾卵含有丰富的蛋白质、氨基酸、不饱和脂肪酸和无机元素。动物实验证明,食用丰年虾卵对血脂没有影响,而且能提高肝中的DHA、EPA及血红素和脑蛋白的含量。

【去壳丰年虾卵的应用】

P.Sorgelocs等人(1977)用次氯酸钠溶液处理休眠卵可除去卵外壳,剩下一层透明的内膜(即孵化膜),处理后的卵大小为200~300μm,富含卵黄,可直接投喂养殖对象,也可孵化成无节幼体。去壳卵与不去壳的卵相比,可以得到较高的孵化率。去壳卵用饱和盐水(NaCl)或饱和MgCl2溶液脱水后可冰冻保存数日,孵化率并不降低;也可利用液氮冷冻保存去壳卵。

使用去壳卵的优点是:

1、可以直接投喂,不需再经过孵化管理操作;

2、去壳丰年虾卵在加工的过程中杀死了卵壳上的细菌、真菌,特别是聚缩虫,杜绝了因丰年虾卵消毒不严格而导致的疾病传染;

3、省去了无节幼体出膜时所需消耗的能量,故其营养优于自行孵出的无节幼体;

4、去壳卵售价便宜,比进口丰年虾卵的价格低50%以上。

其不足之处在于:

1、去壳卵缺乏悬浮性,投喂时泼撒是否均匀将直接影响饵料效果,切忌一次投喂过多,卵沉入池底不仅造成浪费,而且还会污染水质;以小型家用水泵的喷水嘴作为投饵器,可取得良好效果。

2、用次氯酸盐作为去壳药物,卤虫卵去壳脱氯后虽用大量海水冲洗仍有异味,影响使用效果。

用鱼虾引诱剂乌鱼浆或贻贝浆处理,可消除异味。去壳卤虫卵作为鱼虾幼体的饵料,具有广阔的开发前景。

【丰年虾卵脱壳】

丰年虫卵200克浸入三升水中,充氧2小时,再用150—200微米的筛绢过滤、清洗。然后再加1.4L水,25克CaO和55工业漂*粉白**,同时使温度保持在20℃,然后再加25克CaO和55工业漂*粉白**。当卵悬浮后呈桔黄色时,用150—200um网目的筛绢过滤,然后用水冲洗直到无氯气为止,再将卵浸泡再含1克硫代硫酸钠中,充分搅拌,使脱膜的卵下沉。得到脱膜的卵洗净。

丰年虾卵产品

【丰年虫卵孵化】

首先对丰年虫卵进行消毒工作,4kg的卵放在0.05%的硫代硫酸钠中浸泡数分钟,排干水,加0.5kg的工业漂*粉白**搅拌,加冰,保持在40℃下放置10分钟,用浮游植物网过滤得到卵清洗,再用0.05%的硫代硫酸钠浸泡2—5分钟,洗净,可以卵化。

孵化方法:

1、丰年虾卵在干燥条件下可以较长期保存,当放入盐度为20~30,温度25~27℃的水中,并满足孵化所需的溶氧量,经24~48小时后就孵出幼体。

2、孵化丰年虾卵时,可用甘油盐水洗去沾在卵上的杂质和泥沙,取得上浮的洁净卵子;也可将卵子先行速冻,从—3℃渐至—15℃,冷藏1~3个月后再行孵化,可得到60%~90%的孵化率。

3、直接将丰年虾冬卵(或者经过消毒、去壳后)放入海水中,水温保持在28—30℃,经过24—30小时的直接卵化就可发育成无节幼体。

丰年虾卵孵化器

改进方法:丰年虾卵在消毒、充分浸泡后装入筛绢制成的袋中,放入25℃的卵化室,避免强光照射,保证供氧充足,8—10小时后变成灯笼幼体(卵与幼体没有分开,呈灯笼状),再放入28—30℃的海水中,变成无节幼体。

DIY丰年虾卵孵化器

【丰年虾幼体的加工与应用】

初孵幼体呈桔黄色,体内含丰富卵黄,是鱼虾类育苗时期非常合适的活饵料。无节幼体孵化后除直接应用外,还可用低温进行冷藏。即将刚孵化出来的无节幼体保存在5~10℃条件下(应充气以免窒息),冷藏24小时甚至更长时间。在丰年虾应用中尚存在着一些问题,如无节幼体的日常分离、捞取和保存需要大量劳力;对于初期仔鱼或虾蟹类的;蚤状幼体,刚孵出的无节幼体(大小约为400~500μm),仍嫌过大;无节幼体与卵壳不易分离得得很好。卵壳被鱼虾吞食后会引起肠更塞,造成大量死亡,还会污染水质。

丰年虾成体的应用丰年虾成体有相当高的营养价值,含蛋白质60%,灰分10%,除各种必需氨基酸和多聚不饱和脂肪酸外,还含有较多的维生素。可直接投喂,用于多种水产动物的幼体或成体(观赏鱼)。丰年虾含有较多的脱皮激素,可促进亲虾性成熟。从1980年起,我国对虾养殖业的发展使丰年虾的用量空前大增。巴西和泰国分别用鲜活丰年虾投喂对虾的后期幼体和遮目鱼的稚鱼,均得到良好的饲养效果。巴西的盐田和美国加州有大量的鲜活丰年虾出售,泰国、菲律宾及澳大利亚则有人工养殖的丰年虾出售。世界上约有20个企业专门生产丰年虾成体冷冻品及罐头。以每吨水放15g优质丰年虾卵的密度,一周内可生产出20kg成虫(湿重)或2kg丰年虾干品。

其他应用:作为水产苗种内服药的活体胶囊鱼虾幼体因微生物传染而引起死亡对生产威胁很大。利用丰年虾作为活载体,以强化技术加入药物或疫苗,使其填载到丰年虾肠道内,鱼虾幼体喜食丰年虾,药物被直接带进鱼虾体内,起到了防病治病的效果。

【应用中存在的主要问题】

根据养殖对象使用不同卵径的虾卵可节省饵料,从而提高育苗的质量和降低成本。营养强化目前市场上流通的商品丰年虾卵以美国产的为主,但其ω3系列高度不饱和脂肪酸明显不足,其初孵丰年虾幼体用于对虾育苗还可以,如果用来喂养海产仔鱼则会引起营养缺乏症。为提高丰年虾的营养水准,通常采取浓缩MC(拟微囊小球藻)投喂及鱼油制品。然而由于丰年虾的肠道难于消化细胞壁坚硬的MC和面包酵母;又因多数鱼油制品会附着在丰年虾体表,导致丰年虾活力下降。故优良营养强化剂的开发有待今后进一步研究。对丰年虾的营养强化应注意其合理性,若用于仔鱼的活饵料,较多地采用DHA、磷脂和抗坏血酸(Vc)来强化,一般连续2天投喂经DHA强化的轮虫就足以满足仔鱼的生理需求。若仔鱼在摄食轮虫阶段就已获得足够的ω3HUFA,那么丰年虾的营养强化不必过分强调,因为营养过多也不利于个体发育。

近年来,世界上许多水产养殖专家为改善丰年虾的品质开展了添加营养剂等方面的大量研究,这些研究均未涉及丰年虾在遗传上的品质改良。若能通过杂交,提高遗传变异水平,再借助于诱变处理和海洋生物工程技术,培育出抗逆性强、营养价值高的丰年虾新品系,就将为鱼类和甲壳类养殖业的发展奠定十分关键性的饵料基础。