為什麼水熊蟲擁有「自然界最強生命力」？

水熊蟲是「DNA大盜」

世界上生命力最強的動物有哪些？也許大家會想到「小強」蟑螂。實際上，地球上生活著比蟑螂更為強悍的動物，那就是被稱為自然界最偉大倖存者的水熊蟲。現在，它除了以強悍的生命力著稱以外，科學家發現，它還是偷走其他生物DNA的「大盜賊」。

強悍的生命

水熊蟲是屬於緩步動物門的一類小型動物的俗稱，因為它們看起來像多腿、可愛又笨拙的小熊。有記錄的水熊蟲種類大約900種，它們很小，體長一般在1毫米左右。

它們的生活範圍極廣，似乎在哪兒都能找到這類動物的身影。它們生活在每一個大陸，從你家的後院到幾乎沒有人類足跡的南極洲，從最深的海洋到最熱的沙漠，甚至是在喜馬拉雅山脈的頂部（6000米以上）。

儘管它們體型微小，卻很難死掉。它們能夠承受極其惡劣的環境，不管是接近絕對零度的極端寒冷的溫度（-273℃）還是超過水沸騰的溫度（151℃）。有研究顯示，水熊蟲可以在絕對乾燥環境中生存1到10年之久。

2013年，歐洲宇航局曾利用無人宇宙飛船, 將這種古怪又強悍的生物送入太空，進行長達10天的太空之旅。但科學家並不是讓它們待在太空艙的內部，而是直接將它們暴露在艙外，置於太空輻射和低溫環境中，從而測試它們的生命力。結果水熊蟲的生命力令人震驚，其中一些竟然能在低溫真空和太陽輻射雙重嚴苛的考驗下倖存下來，並且在回到地球後重新開始繁殖後代。所以，它們是已知的唯一一種能在太空真空環境生存下來的動物。

在乾燥狀態或環境惡化時，水熊蟲的身體會縮成圓桶形，自動脫水，靜靜地忍耐蟄伏（隱生現象），這個絕招能把生命代謝放慢到幾乎停止的程度。進入休眠狀態時，它的身體含水量可以降到僅僅3%這樣一種極端的「脫水狀態」。待環境好轉後，身體含水量上升，水熊蟲又能「復生」。有記錄表明，水熊蟲最長隱生的壽命超過120年。

生物界的大盜

研究人員想要揭示水熊蟲在極端環境下的生存策略，就要研究水熊蟲的基因組，因此，要對水熊蟲的每一個基因都進行分類。

結果，科學家發現水熊蟲具有另一個非同尋常的特點：它們不是從自己祖先那裡繼承所有基因，其中將近17.5% 的基因組是由外源DNA構成。能夠獲得如此多的外源基因，使水熊蟲成為動物界「偷取DNA」的頭號盜賊。其實，我們可以想像到，正是這種奇怪的遺傳物質混搭法，才使水熊蟲能以更複雜的方式生長和發育。

但奇怪的是，許多基因看起來並不像是動物的基因。科學家最初以為是樣本被污染了，但經過反覆、仔細的檢查和實驗，並重建生物祖先的特定基因序列後，科學家證實了看起來像外來基因的基因，確實不是水熊蟲自己「開發」而來，也不是從別的動物那裡偷來的，而是從非動物那裡挪過來的（植物、細菌、真菌和古生菌），水熊蟲體內高達六分之一的遺傳物質，都是來自於這些毫不相干的植物和微生物。

那些奇怪的遺傳物質大部分都源自於細菌，而且還出現在水熊蟲的遺傳表達中。研究人員發現，在某些情況下，外源基因已經取代了水熊蟲某些本身的基因，而水熊蟲身上沒有被取代的基因，雖然還保持自己的功能，但也合并了一種或幾種細菌的單個或多個遺傳物質片段。

因此研究者推測，偷取別人基因這件事，並不是一次性發生的，而是在進化過程中不斷持續地發生的，甚至時至今日，水熊蟲依然在盜取其他生物的基因。

如何偷取？

那麼，水熊蟲這個大盜賊是如何將外來基因收為己有的呢？

很早之前，科學家們就已經知道，細菌和其他微生物可以水平基因轉移，也就是遺傳物質能夠在不相關的物種之間進行交換。

但科學家最近才開始意識到，這種遺傳發育的方法也可以發生在動物身上。相比於水熊蟲，其他動物的基因組包含的「異物」很少（人類也有外源基因，但非常有限，主要通過轉座子和病毒獲得）。之前，微小的水生動物——輪蟲，是具有最多外源DNA的記錄保持者，為8%至9%。而現在水熊蟲後來居上了。

我們之前就提到，水熊蟲有一種特殊的能力：當遭遇極其惡劣的環境時，會慢慢失水變干，但當有適合的生存條件時，它又會蘇醒。研究人員懷疑可能正是這種能力，在「盜取』他人基因中發揮作用。當水熊蟲變干，它們的基因組會斷裂。當補充水分後，水熊蟲細胞的細胞膜仍然會保持一段時間的「泄漏」狀態，當細胞快速地修復自己受損的DNA時，可能會將外界環境中的某些DNA帶到細胞中，嵌入自己的基因組中。

所以，脫水乾燥、細胞膜「泄漏」和DNA斷裂之間存在的關係，可能是水熊蟲成為「大盜賊」的重要幕後推手。

對於水熊蟲那些優越的生存技能來說，這些大量的外源基因可能起著非常重要的作用。因為如果水熊蟲們從能忍耐嚴苛環境的生物那裡獲得了DNA，那麼它們可能因此獲得忍耐嚴苛環境的能力。也就是說，從細菌、真菌和植物盜取來的外來基因，可能已經賦予水熊蟲能在沸水、冷凍環境，甚至是宇宙真空條件下生存的能力。

關於水熊蟲是如何設法湊齊這麼多外源遺傳物質的，進一步的研究仍在進行之中。

研究人員表示，在未來，水熊蟲基因的研究可能會有助於藥品、疫苗的開發，使疫苗不再需要低溫保存，甚至可以當場脫水變乾和復活，這對偏遠的農村診所或危機地帶（戰爭區）來說，可以稱得上是個絕對的福音。

本文源自大科技*科學之謎2016年第5期文章

請您繼續閱讀更多來自 知識百科 的精彩文章:

※自然界神奇「偷基因」生存策略：給物種帶來頑強生命力
※人類是自然界最特性的生命嗎？
※深山裡生命力極其頑強的植物，是自然界的奇觀也是農村一大特色
※自然界的水！生命之源
※真有獨角獸？自然界最匪夷所思的妖精動物
※我們自己是自然界唯一有的完全獨特性的生靈嗎？
※一拳致命？長生不老？盤點自然界最厲害的生物！
※自然界為什麼沒有出現完美生物？
※自然界里有超能力的八大動物
※殘酷的自然界，動物生病了是怎樣為自己治療的
※自然界中有哪些能長生不死的生物？
※真有独角兽？自然界最匪夷所思的妖精动物
※為什麼自然界很少有黑色的花朵？
※自然界何其血腥的生存法則，這才是食物鏈
※自然界中防禦能力最強的三種動物，軟蝟甲金鐘罩生化武器
※自然界的「毒瘤」，生命力頑強就是不死，它們：還能再戰500年
※自然界中最致命的殺手居然是它？
※自然界十大最神奇動物 鸚鵡有6歲孩子智力
※自然界的「偉哥」，雖然含有劇毒，但是卻有奇效！