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世界上最顽强的生物!高温、真空、辐射都搞不死它

更新:2016-02-29 21:39:39

几个世纪前,科学家就知道水熊虫的脱水能力了。但一项新研究显示,这种能力是在以一种奇特又迂回的方式,促进了它们超乎寻常的耐受力。这让它们尤其容易从细菌和其他生物体中吸收外源基因——这些基因散布在它们的基因组中,比例之大,在动物界闻所未闻。

为了更好地了解水熊虫的演化,美国北卡罗来纳大学教堂山分校(以下简称“北卡”)的托马斯·布思比(Thomas Boothby)在进行全世界首次水熊虫基因组测序,并发现了这个现象。在700种水熊虫中,容易在实验室环境生长繁殖的寥寥无几,他的小组着重研究了其中一种——Hypsibius dujardini。

世界上最顽强的生物!高温、真空、辐射都搞不死它

水熊虫Hypsibius dujardini。

一开始,布思比还以为是他的小组没组装好水熊虫的基因组。数据中似乎满是来自细菌和其他生物体的基因,而不像是动物基因。“我们都以为是污染。”他说。也许是微生物混入了样本,导致它们的DNA掺进了水熊虫的基因组中。但很快,研究小组就发现,这些序列确实属于水熊虫基因组。

通过脱水,水熊虫反而变成了能吸水的“海绵”——不过,它吸收的是外源基因。这对于细菌来说并不罕见,它们交换基因就跟人类收发电子邮件般容易。但人们原本认为,这样的“基因水平转移(HGT)”在动物中非常罕见。很长一段时间,科学家相信这种现象根本不存在,而报告的HGT案例也饱受质疑。

最近,越来越多的动物基因水平转移的例子开始出现。蜱虫拥有来自细菌的制造抗生素的基因;蚜虫从真菌那儿偷来了显色基因;黄蜂把病毒基因化为自己的生物武器;粉蚧壳虫利用多种微生物基因来改善伙食(译者注:粉蚧利用外源基因为自己制造重要的营养物质,如氨基酸);一种能造成咖啡植株虫害的甲虫,靠的也是从细菌那儿借来的基因;还有些果蝇整合了完整的细菌基因组。还有一类被形象地称为“空间侵略者(Space Invaders)”的基因,不断地在蜥蜴、蛙类、啮齿类以及其他动物间转移。但大部分情况下,转移的只是一两个基因。外源基因至多只占基因组的1%左右。

但布思比发现,水熊虫基因组内的外源基因含量高达17.5%——占据了基因组的六分之一。这些外源基因中,超过90%来自细菌,还有些来自古菌(古菌属于微生物分类学中一个独立的分支)、真菌,甚至还有植物。“这个数字非常惊人。”他说。

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