基因组测序阐明不死水熊虫之谜

　　

生物通报道：水熊虫（Tardigrades）据称是地球上最坚不可摧的动物，最近研究人员惊讶地发现，水熊虫特有的一种蛋白质，可保护人类DNA免受X射线损伤。相关研究结果发表在9月20日的《Nature Communications》。

这个新发现的蛋白质被称为“Dsup”，与它一起培养的人类细胞，当近距离接受辐射时，发生放射性衰变的细胞数是正常细胞的一半。本文主要作者、东京大学的生物学家Takuma Hashimoto说：“我们很惊讶地发现，一个单一的基因就足以提高人类培养细胞的辐射耐受性。”

水熊虫由于它们名副其实的超级生存能力，深深地吸引了科学家。水熊虫的体积几乎不及一粒沙子，它们看起来就像从星际迷航中逃脱出来的一样。看似没有眼睛，它们有着类似防化服一样的身体，八条鼓胀的腿就像熊爪子一样，还有一个吸尘器样的吸嘴。大多数水熊虫吃苔藓和地衣。一些还吃其他的同类。

值得注意的是，这些原始的水熊虫承受极端环境的能力，比自然界中的任何生物都强。其中包括陷入滚烫的液体或接近于绝对零度的问题。在早期的实验中，水熊在摄氏-253度（华氏423度）的液态氮中进行了26小时的沐浴。地球上曾经记录的最低温度，是在南极洲一个相对温和的−89.2 C（−128.6 F）。只要几滴水，就能让这些小生物起死回生。而且它变得更好。一些缓步动物物种——总共有大约1000种，能承受太半洋马里亚纳海沟11公里（七英里）处六倍的压力。

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X射线防御
甚至外太空的蹂躏，都对它们无可奈何。在2007年，科学家们将成千上万的水熊，放在一个卫星上，在真空条件下直接暴露于潜在致命的空间辐射，然后带回地球。不仅有许多水熊虫幸存下来，而且一些雌性水熊虫后来还产卵，产生了健康的后代。

为了在极端的条件下生存，水熊虫也可以进入一种“假死”的状态，在这种状态下，它们几乎失去了小小身体里所有的液体，而新陈代谢的速度减至低于正常速度的10000倍。

科学家们仍然不知道它们是如何做到这一切的。大多数的研究表明，水熊虫有更强的能力来修复受损的DNA，尤其是当它们从一个极端干燥的状态挣脱出来时，这种状态可以持续几十年。

然而，在人体细胞的实验中，Hashimoto和同事们发现，水熊虫的Dsup蛋白也可能是“保护DNA的一种物理屏蔽”——特别是受到X射线伤害的时候。

这些结果可能解决另一个研究小组在去年十二月《PNAS》发表水熊虫第一个完整的基因组之后爆发的争议。这项研究发现，该物种近五分之一的DNA是来自于其他植物和动物，这是动物王国的一个新记录，所谓的物种之间的水平基因转移。他们假设，这可能是水熊虫极强生存能力的原因。相关阅读：地球最强悍动物测序的惊人发现。几乎立即，其他科学家推测，发现的高比例的外源DNA，更可能是样品污染的结果。相关阅读：两篇PNAS互撕：水熊虫有无外源DNA？。

Hashimoto的研究结果表明这些批评是正确的。他的团队以100倍的极高精确度，对一个不同的物种R. varieoranatus（被认为是水熊虫中最顽强的）的基因组进行了测序，发现外源基因只占了百分之1.2。Hashimoto说：“这表明，基因水平转移并非水熊虫耐受性的主要原因。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
Takuma Hashimoto et al. Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein, Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/ncomms12808