長這個熊樣卻能活到世界末日,揭秘地表最強生物
它們能夠在逐漸乾燥的條件下變成生物玻璃,從而在幾乎為絕對零度的溫度下存活。
撰文 | MIKE MCRAE
翻譯 | 撖靜宜
審校 | 王妍琳
圖片來源:Sebastian Kaulitzki/Shutterstock
你眼前這個萌萌噠小動物一般被叫做水熊或者水熊蟲(water bear),是對緩步動物門(Tardigrata)生物的俗稱,長度僅僅只有1mm,看起來非常不堪一擊。但是不要被它們小小的體型欺騙了,最近的研究表明,即便是地球經歷了小行星撞擊之類的浩劫、人類完全滅絕,這些小傢伙依然可以生機勃勃地在你的遺體上蹦躂。
水熊的適應力十分剽悍,能夠在近乎絕對零度的低溫和150℃的高溫下生存,也可以在飢餓狀態下存活10年之久,如果生存環境惡劣,它們可以切換到極度乾燥的假死狀態,直到遇到適合的環境之後滿血復活。
由蘇格蘭愛丁堡大學和日本慶應大學領導的國際研究團隊對Ramazzottius varieornatus及杜氏高生熊蟲(Hypsibius dujardini)這兩種水熊進行基因組測序,並且與其他親緣關係較近的物種序列進行比對。
通過比較這兩個物種的基因,研究人員確定了這一群體與其他動物的關係,同時也找出了能夠讓它在乾燥的環境中生存的基因。
這種可以在極度乾燥的環境下生存的能力依賴於一種特殊蛋白,這種蛋白極易溶於水,在表面張力的作用下緊緊地附著或包裹著細胞內的分子,像個微型的保護層,能夠保護細胞結構,直到再次遇到水。
為了找到在這個複雜過程中發揮作用的基因,科學家確定這兩個物種在乾燥和復水過程中工作的基因,並且繪製了基因圖譜。
正如預期那樣,實驗過程中大量參與表達的基因都是與DNA修復有關的,這一特性在受到大量輻射傷害之後也得到了體現。其他基因則有助於預防DNA氧化損傷。
將複雜的基因組進行比對,也能夠回答這個困擾生物學家許久的問題——這種奇怪的小生物處在生物譜系的哪個位置呢?
水熊屬於一個獨立的門,稱為緩步動物門。它們的身體是分節的,看起來像微小的昆蟲,也因此在分類分支上更靠近螃蟹、蜘蛛和臭蟲一類的節肢動物門;但是它們有八個粗短的足和偏長的身體,因而也有可能是有爪動物的遠親。有爪動物身體圓柱形呈蠕蟲狀,像有足的蛞蝓,例如天鵝絨蟲。先前的遺傳學研究也發現了緩步動物與蠕蟲和線蟲之間的聯繫。
參與構成動物體節的基因被稱為HOX基因,計算基因數量發現,緩步動物有5個HOX基因,與線蟲動物門更為類似。雖然沒有更進一步的證據,但是這仍然是一個很重要的發現,因為大多數其它物種都擁有10個這種基因,這足以說明兩個類群有很近的關係。
此研究並不是唯一針對這種微小神獸的研究。幾年前,有一項研究指出,緩步動物基因組中17.5%,也就是大約6000個基因來自於其他物種,大多數屬於細菌或其他微生物,這是一個相當大的比例。儘管我們都有少量的基因通過水平基因轉移的方式(指在差異生物個體之間,或單個細胞內部細胞器之間所進行的遺傳物質的交流)獲得了其他物種的一些基因,但這一比例對於動物而言也是巨大的比例。
「在過去20年里,我一直對這些微小的動物著迷。現在我們終於掌握並開始了解它們的基因組,這真是太好了。」 Blaxter說。研究中所探究的水熊修復DNA和在高溫及輻射條件下保護細胞的機制,可能在組織保存及其他生物技術中有所應用。
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