水熊虫:世界上唯一能在宇宙真空生存的动物
水熊虫的生活范围极广,似乎在哪儿都能找到这类动物的身影。它们可能生活在你家后院,你的衣服上,甚至是南极洲、喜马拉雅山、最深的海洋都能找到它们的踪迹。
尽管它们体型微小,却很难死掉。它们能够承受极其恶劣的环境,不管是接近绝对零度的极端寒冷的温度(-273℃)还是超过水沸腾的温度(151℃)。有研究显示,水熊虫可以在绝对干燥环境中生存1到10年之久。
2013年,欧洲宇航局曾利用无人太空船,将这种古怪又强悍的生物送入太空,进行长达10天的太空之旅,但科学家并不是让它们待在太空舱的内部,而是直接将它们暴露在舱外,置于太空辐射和低温环境中,从而测试它们的生命力。
结果水熊虫的生命力令人震惊,其中一些竟然能在低温真空和太阳辐射双重严苛的考验下幸存下来,这也让水熊虫成为了第一种已知可以在太空中生存的动物,是地球五大不死神兽中最为bug的存在。
在极端状态下,它们能够缩成圆筒形,自动脱水进入休眠状态,这时候它们的新陈代谢几乎停滞,有记录表明水熊虫隐生状态下寿命超过120年。另外它们有个BUG技能,偷取DNA。
研究人员想要揭示水熊虫在极端环境下的生存策略,就要研究水熊虫的基因组,因此,要对水熊虫的每一个基因都进行分类。结果,科学家发现水熊虫具有另一个非同寻常的特点:它们不是从自己祖先那里继承所有基因,其中将近17.5%的基因组是由外源DNA构成。
能够获得如此多的外源基因,使水熊虫成为动物界“偷取DNA”的头号盗贼。其实,我们可以想像到,正是这种奇怪的遗传物质混搭法,才使水熊虫能以更复杂的方式生长和发育。
但奇怪的是,许多基因看起来并不像是动物的基因。科学家最初以为是样本被污染了,但经过反覆、仔细的检查和实验,并重建生物祖先的特定基因序列后,科学家证实了看起来像外来基因的基因,确实不是水熊虫自己‘开发’而来,也不是从别的动物那裡偷来的,而是从非动物那裡挪过来的,如植物、细菌、真菌和古生菌,水熊虫体内高达六分之一的遗传物质,都是来自于这些毫不相干的植物和微生物。
研究人员发现,在某些情况下,外源基因已经取代了水熊虫某些本身的基因,而水熊虫身上没有被取代的基因,虽然还保持自己的功能,但也合并了一种或几种细菌的单个或多个遗传物质片段。
因此研究者推测,偷取别人基因这件事,并不是一次性发生的,而是在进化过程中不断持续地发生的,甚至时至今日,水熊虫依然在盗取其他生物的基因。
那么,水熊虫这个大盗贼是如何将外来基因收为己有的呢?
很早之前,科学家们就已经知道,细菌和其他微生物可以水平基因转移,也就是遗传物质能够在不相关的物种之间进行交换。但科学家最近才开始意识到,这种遗传发育的方法也可以发生在动物身上。
我们之前就提到,水熊虫有一种特殊的能力:当遭遇极其恶劣的环境时,会慢慢失水变乾,但当有适合的生存条件时,它又会苏醒。研究人员怀疑可能正是这种能力,在‘盗取”他人基因中发挥作用。当水熊虫变乾,它们的基因组会断裂。
当补充水分后,水熊虫细胞的细胞膜仍然会保持一段时间的‘洩漏’状态,当细胞快速地修復自己受损的DNA时,可能会将外界环境中的某些DNA带到细胞中,嵌入自己的基因组中。
所以,脱水乾燥、细胞膜‘洩漏’和DNA断裂之间存在的关係,可能是水熊虫成为‘大盗贼’的重要幕后推手。对于水熊虫那些优越的生存技能来说,这些大量的外源基因可能起着非常重要的作用。因为如果水熊虫们从能忍耐严苛环境的生物那裡获得了DNA,那么它们可能因此获得忍耐严苛环境的能力。也就是说,从细菌、真菌和植物盗取来的外来基因,可能已经赋予水熊虫能在沸水、冷冻环境,甚至是宇宙真空条件下生存的能力。
研究人员表示,水熊虫的基因可以帮助药品、疫苗的开发,甚至能够让疫苗不在需要低温保护,对于战争地区和偏远山区来说,是一个利好消息,但如今的科技仍然无法解答这个未解之谜,更别说帮助人类了。
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