植物或動物在面對惡劣環境時會采取什么樣的應對策略？通常，它們的生存選擇有兩種——移居別處，或者適應環境。然而，有些生物選擇了第三種策略——進入休眠狀態，這種策略使它們可以在時間維度上“躲避”惡劣環境，直到條件改善為止。

休眠不僅有助于生物在不利條件下存活，還被認為能在環境波動中促進物種的共存。然而，盡管探究物種如何避免滅絕對于理解自然種群動態至關重要，但關于休眠是否以及在何種條件下能夠拯救種群免于滅絕的實驗研究仍然非常有限。

一項新的研究為此提供了重要的線索。科學家發現，休眠傾向可能會改變物種間的競爭平衡，從而促進更多物種在環境變化中的共存。

什么是休眠？

許多生物利用休眠作為生存策略，這種策略在生命樹上的不同類群中都廣泛存在。休眠的特征在于一種可逆的、代謝活動大幅減少的狀態，以及對通常會殺死活躍狀態生物的環境條件具有更強的抵抗能力。研究表明，當有利條件變得稀少時，生物會傾向于加大對休眠的“投資”。

例如，熊在冬天會冬眠；一些植物的種子在夏季形成，在寒冷的冬季休眠于土壤之中，待到春天再發芽。在這些例子中，生物通過休眠規避了惡劣的季節性環境，從而提高了生存機會。有些生物甚至能夠進入長期的休眠狀態，持續數十年、數百年，甚至數千年。例如，已知最古老的發芽植物種子是擁有2000年歷史的猶太椰棗種子。而在冰河時期松鼠的洞穴中，科學家還發現了超過31,000年歷史的胎盤花植物組織。

理論上，休眠可以幫助物種逃避惡劣的環境，并促進它們共存。然而，直接將休眠與物種的長期存續以及共存聯系起來，卻并未得到明確驗證。

實驗與模擬

新研究填補了這一空白。為了驗證休眠與物種共存之間的聯系，研究人員選擇了兩種小型線蟲——秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）和雙桅隱桿線蟲（Caenorhabditis briggsae）來進行實驗。

秀麗隱桿線蟲是生物學研究的一種經典模型生物，科學家對它們休眠的遺傳機制已有深入了解。秀麗隱桿線蟲與雙桅隱桿線蟲在大約2000萬年前已發生分化，但它們在形態上幾乎無異，并且擁有相似的生活史和生態特征。這兩種線蟲都分布廣泛，常常在同一塊腐爛的水果上共同出現。

研究人員選擇了四組秀麗隱桿線蟲：第一組具有較強的休眠傾向，第二組休眠傾向較弱，第三組完全無法進入休眠狀態，第四組是具有中等休眠傾向的野生型線蟲。隨后，他們讓這些秀麗隱桿線蟲在三種溫度（15℃、22℃、27℃）下，與雙桅隱桿線蟲競爭食物。

顯微鏡下的秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）和雙桅隱桿線蟲（Caenorhabditis briggsae）。（圖/Natalie Jones, CC BY）

通過分析實驗數據并結合數百萬次計算機模擬，研究人員發現，休眠傾向較強的物種在波動的環境條件下能夠更好地避免滅絕，并且與競爭對手能在更大的溫度范圍內共存。

這個結果與理論預測是一致的，具有非常重要的意義。因為研究人員認為，在過去，這是一項很難被驗證的預測。研究人員表示，這樣的結果意味著，他們所使用的實驗系統在進一步探索休眠對物種存續作用方面具有巨大的潛力。

對地球環境變化的啟示

這項研究還提出了一個關鍵問題：擁有休眠能力的物種，是否在面對當前的劇烈環境變化時更具優勢？能夠避開極端熱浪和干旱的生物，可能已經為這一前所未有的全球變化做好了更充分的準備。

研究人員計劃在下一階段的研究中，將探討實驗室觀察到的動態是否能與現實世界中植物、動物和微生物的休眠現象相對應，進而為理解休眠如何促進生物多樣性提供更多線索。

#參考來源：

https://theconversation.com/new-research-reveals-a-key-evolutionary-benefit-of-sleeping-for-a-season-or-for-centuries-243804

https://nsojournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/oik.10503?af=R

#圖片來源：

封面圖&首圖：Natalie Jones