两篇PNAS互撕：水熊虫有无外源DNA？

　　

生物通报道：缓步动物（tardigrade），更常见的俗名是“水熊虫”，因为它看起来像可爱的多腿小熊。这种微小的动物对几乎所有的东西都有抵抗力：煮，冻，辐射，丢真空——它都很难死掉，可以说是地球上最强悍的生物之一。因此，生物学界对水熊虫不仅叹为观止，而且视之为研究瑰宝，期望它会带来可与果蝇相比拟的贡献。

2015年11月和2016年3月，《PNAS》杂志刊出了两项关于水熊虫的研究，然而这两篇文章的结论却截然相反。水熊虫这种神奇的生物其基因组中到底有没有外源DNA？外源DNA占的比例到底有没有那么大？两篇文章各执一词。

《PNAS》2015年11月：水熊虫基因组近六分之一是外源DNA
2015年11月23日，在《PNAS》发表的一项研究中，来自北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC）的研究人员，对这种几乎坚不可摧的缓步动物进行了基因组测序，并发现了一些他们意想不到的事情：它们基因组的一大部分——近六分之一或百分之17.5，是来自于外源DNA。相关阅读：地球最强悍动物测序的惊人发现；《PNAS》八大热点文章。

这项工作，不仅提出了“外源基因和水熊虫在极端环境中的生存能力之间是否存在关联？”的问题，而且进一步延伸了“DNA是如何遗传的”的传统观念。研究人员发现，水熊虫获得的约6000个外源基因来自于细菌，但也来自于植物、真菌和细菌，通过一个被称为水平基因转移（horizontal gene transfer）的过程——遗传物质在物种之间交换，而不是仅从亲本那里遗传DNA。之前另一个微观动物（称为轮虫rotifer）是具有最多外源DNA的记录保持者，但其具有的外源DNA只是水熊虫的大约一半。相比之下，大多数动物的基因组中，只有百分之一的基因组来自于外源基因。

该研究小组认为，当水熊虫处于极端的压力条件（如干燥条件或极端干燥）时，水熊虫的DNA断裂成小碎片。当细胞补充水份时，细胞膜和细胞核（DNA的保存之处），变得暂时泄漏，DNA和其他大分子可容易地通过。当细胞补充水分后，水熊虫不仅可以修复自己受损的DNA，而且也将来自不同物种的DNA嵌入自己的基因组中。

索取Illumina测序云计算平台BaseSpace平台的详细技术资料

《PNAS》2016年3月1日：水熊虫并无大量外源DNA
3月1日在《PNAS》发表的一项研究发现，与之前那项研究结果相反，水熊虫并没有从其他生物获得显著比例的DNA。来自爱丁堡大学的这项新研究显示，相反，被认为是外源DNA的几乎所有物质，其实只是细菌污染。

北卡罗来纳大学教堂山分校研究小组的结论是，六分之一——约17%的淡水缓步类动物的DNA，可能是从细菌水平转移而来，这引发了很大的争议。在这项研究之后，科学世界提出了各种猜测，认为缓步类动物有能力捕获和再利用来自其他物种的DNA。

不久之后，爱丁堡大学的研究团队使用来自同一物种的DNA序列数据，发现此前那项研究所提出的几乎所有外源DNA，实际上属于污染。

在这项最新的研究中，该研究团队使用新的计算工具，对两组数据进行了仔细分析。他们的研究结果表明，水熊虫的基因当中，只有不到1%可能是借自于其他物种。这一数字并不令人吃惊——甚至人类都有一些借来的基因。

这项研究的负责人、爱丁堡大学生物科学学院的Mark Blaxter教授指出：“过去几十年里，花费很多个月解决的问题，成为全世界专家关注的焦点，并已被迅速解决。我们希望，本文将最终保持科学记录的正确性。水熊虫是神奇的生是物，但关于它们DNA的这些结论，有点过了。”

结语
多年来，水熊虫这种几乎“杀不死”的生物，一直是科学家们关注的热点。基因测序作为一种有力的工具，可以用于多种科学研究。但是，基因测序技术的精度、数据分析过程中出现的误差，都对研究结果有着一定的影响。我们希望，随着科技的发展和进步，最终会为这种神奇生物的遗传学背景，提供明确的见解。

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
Evidence for extensive horizontal gene transfer from the draft genome of a tardigrade. PNAS 2015 112 (52) 15976-15981; published ahead of print November 23, 2015.

No evidence for extensive horizontal gene transfer in the genome of the tardigrade Hypsibius dujardini. Published online before print March 24, 2016, doi: 10.1073/pnas.1600338113.