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基因组测序揭开不死水熊虫的面纱

来源/作者:生物通   发表时间:Sept. 23, 2016, 8:53 a.m.   文章热度:2078   


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  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。

      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。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。

      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。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。

       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。”

      小编寄语:基因组测序阐明了不死水熊虫之谜,相信这一研究成果会对后期不死水熊虫的更深研究奠定基础,也会为相关研究提供科学依据。


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).


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