水熊蟲:世界上唯一能在宇宙真空生存的動物
水熊蟲的生活範圍極廣,似乎在哪兒都能找到這類動物的身影。它們可能生活在你家後院,你的衣服上,甚至是南極洲、喜馬拉雅山、最深的海洋都能找到它們的蹤跡。
儘管它們體型微小,卻很難死掉。它們能夠承受極其惡劣的環境,不管是接近絕對零度的極端寒冷的温度(-273℃)還是超過水沸騰的温度(151℃)。有研究顯示,水熊蟲可以在絕對乾燥環境中生存1到10年之久。
2013年,歐洲宇航局曾利用無人太空船,將這種古怪又強悍的生物送入太空,進行長達10天的太空之旅,但科學家並不是讓它們待在太空艙的內部,而是直接將它們暴露在艙外,置於太空輻射和低温環境中,從而測試它們的生命力。
結果水熊蟲的生命力令人震驚,其中一些竟然能在低温真空和太陽輻射雙重嚴苛的考驗下倖存下來,這也讓水熊蟲成為了第一種已知可以在太空中生存的動物,是地球五大不死神獸中最為bug的存在。
在極端狀態下,它們能夠縮成圓筒形,自動脱水進入休眠狀態,這時候它們的新陳代謝幾乎停滯,有記錄表明水熊蟲隱生狀態下壽命超過120年。另外它們有個BUG技能,偷取DNA。
研究人員想要揭示水熊蟲在極端環境下的生存策略,就要研究水熊蟲的基因組,因此,要對水熊蟲的每一個基因都進行分類。結果,科學家發現水熊蟲具有另一個非同尋常的特點:它們不是從自己祖先那裏繼承所有基因,其中將近17.5%的基因組是由外源DNA構成。
能夠獲得如此多的外源基因,使水熊蟲成為動物界“偷取DNA”的頭號盜賊。其實,我們可以想像到,正是這種奇怪的遺傳物質混搭法,才使水熊蟲能以更復雜的方式生長和發育。
但奇怪的是,許多基因看起來並不像是動物的基因。科學家最初以為是樣本被污染了,但經過反覆、仔細的檢查和實驗,並重建生物祖先的特定基因序列後,科學家證實了看起來像外來基因的基因,確實不是水熊蟲自己『開發』而來,也不是從別的動物那裡偷來的,而是從非動物那裡挪過來的,如植物、細菌、真菌和古生菌,水熊蟲體內高達六分之一的遺傳物質,都是來自於這些毫不相干的植物和微生物。
研究人員發現,在某些情況下,外源基因已經取代了水熊蟲某些本身的基因,而水熊蟲身上沒有被取代的基因,雖然還保持自己的功能,但也合併了一種或幾種細菌的單個或多個遺傳物質片段。
因此研究者推測,偷取別人基因這件事,並不是一次性發生的,而是在進化過程中不斷持續地發生的,甚至時至今日,水熊蟲依然在盜取其他生物的基因。
那麼,水熊蟲這個大盜賊是如何將外來基因收為己有的呢?
很早之前,科學家們就已經知道,細菌和其他微生物可以水平基因轉移,也就是遺傳物質能夠在不相關的物種之間進行交換。但科學家最近才開始意識到,這種遺傳發育的方法也可以發生在動物身上。
我們之前就提到,水熊蟲有一種特殊的能力:當遭遇極其惡劣的環境時,會慢慢失水變乾,但當有適合的生存條件時,它又會甦醒。研究人員懷疑可能正是這種能力,在『盜取」他人基因中發揮作用。當水熊蟲變乾,它們的基因組會斷裂。
當補充水分後,水熊蟲細胞的細胞膜仍然會保持一段時間的『洩漏』狀態,當細胞快速地修復自己受損的DNA時,可能會將外界環境中的某些DNA帶到細胞中,嵌入自己的基因組中。
所以,脱水乾燥、細胞膜『洩漏』和DNA斷裂之間存在的關係,可能是水熊蟲成為『大盜賊』的重要幕後推手。對於水熊蟲那些優越的生存技能來説,這些大量的外源基因可能起着非常重要的作用。因為如果水熊蟲們從能忍耐嚴苛環境的生物那裡獲得了DNA,那麼它們可能因此獲得忍耐嚴苛環境的能力。也就是説,從細菌、真菌和植物盜取來的外來基因,可能已經賦予水熊蟲能在沸水、冷凍環境,甚至是宇宙真空條件下生存的能力。
研究人員表示,水熊蟲的基因可以幫助藥品、疫苗的開發,甚至能夠讓疫苗不在需要低温保護,對於戰爭地區和偏遠山區來説,是一個利好消息,但如今的科技仍然無法解答這個未解之謎,更別説幫助人類了。
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