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摘要:黛安·纳尔逊,一位在大烟山国家公园工作的缓步动物研究人员,用扫描显微镜拍摄了这张缓步动物的三维图像。NPS/DianeNelson)Tardigrades,也被称为水熊,长度不到一英寸,但它们被认为是地球上最坚硬、最坚硬的动物。它们实际上是坚不可摧的。缓步动物有抵抗完全脱水的能力。发表在《公共科学图书馆生物学》杂志上的新基因研究揭示了迟缓动物如何在干燥后恢复生命。
Tardigrades,也被称为水熊,长度不到一英寸,但它们被认为是地球上最坚硬、最坚硬的动物。它们实际上是坚不可摧的。缓步动物有抵抗完全脱水的能力。一旦干燥,它们就被冻结在冰块中,暴露在辐射下,并被送入太空的真空中,但当水再次出现时,它们通常仍会复活。
发表在《公共科学图书馆生物学》杂志上的新基因研究揭示了迟缓动物如何在干燥后恢复生命。作者现在甚至相信,外星生命形式可以拥有这种非凡的能力。“KdSPE”“KdSPS”“如果生命存在于其他行星上,并且它是水基的,那么那些生活在水中的生物体会进化来抵御极端事件,包括干燥的威胁,爱丁堡大学进化生物学研究所的合著者马克·布莱克斯特说:
他补充说,经历脱水生物的能力——干燥、休眠状态——“在地球上已经进化了多次,所以我相信它会在其他活的行星上进化出来。
Blaxter和他的同事们用一种聪明的 ... 揭开了缓步动物脱水现象背后的科学秘密。
科学家们重新测序并重组了Hypsibius dujardini的基因组,一种只能在大量预先暴露于干燥条件下才能干燥的缓行植物。然后,他们将这种小动物的DNA与耐快速干燥的相关物种华沙鼠(Ramazzottius varieornatus)的DNA进行了比较。
然后研究了一组特定的基因,即所谓的HOX基因,它们在胚胎中建立了鼻子到尾巴的模式。动物中通常有10种不同的HOX基因,但是tardigrades却少了5种。线虫(蛔虫)缺乏这五个相同的基因。
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“这可能是因为它们与缓步动物有一个共同的祖先,而损失发生在这个祖先身上,”Blaxter说另一种可能的情况是,这种缺失与两个群体的小型化有关,而这些“中间”HOX基因是最容易丢失的。
他补充说,共享的基因缺失也可能仅仅是由于独立进化。由于这些遗留的问题,科学家们继续争论缓步动物是否与线虫或节肢动物(昆虫、蜘蛛和甲壳类动物)有更密切的关系。
通过询问缓步动物脱水过程中哪些基因被打开,科学家们可以识别一组蛋白质,这些蛋白质似乎取代了迟钝细胞失去的水,因此有助于在水再次可用之前保持微观结构。
荒川解释说,所有细胞在活跃时都含有大约60-80%的水,包括人类细胞。
他们鉴定的关键蛋白质是高度可溶的。它们溶解在水里,由于表面张力,附着在缓步动物体内的细胞内分子周围。就像一层微观保护膜,当动物脱水时,它们可以防止细胞变性。
荒川补充说,缓步动物还拥有额外的基因,保护他们的DNA免受损害。因为这些小动物缺乏压力感应途径,它们的细胞通常不会在受损时死亡。相反,鉴定出的蛋白质试图进行修复,而且往往是成功的修复。
由于这些能力,科学共识认为,迟钝可能是地球上最后的幸存者。这种弹性在一个似乎存在于慢车道上的微小生物中是出乎意料的。“KdSPE”“KDSPs”“缓步动物”是慢速行走者,而不是真的。荒川解释说因此,它们往往失去对食物的竞争,或者成为多样化生态系统中的猎物。但是缓步动物逃到了它们自己的小生境,只有缓步动物才能生存,这是自相矛盾的。迟钝的人大概是因为他们的生态能力而获得了极端的生存能力,而细胞可以保存在脱水状态,而不是液氮冷冻。
“一些人认为迟钝可以通过某种方式穿越太空,在其他行星上孕育地球生命,”巴克斯特说这显然不是在地球上发生的,因为只有一些缓步动物能够进行脱水生物,缓步动物来自其他更古老的形式。
虽然现在人们怀疑缓步动物是否以某种方式在太空中疾驰,但这些神奇的动物仍然吸引着研究人员。例如,Blaxter和Arakawa多年来一直怀着敬畏和钦佩的心情对它们进行研究。
Blaxter是世界上为数不多的迟钝基因组学专家之一,他回忆说,当他还是个孩子的时候,他的科学生涯是在父母给他一本动物百科全书的时候完成的。
我特别关注那些奇怪的和“这些奇妙的动物是我亲眼所见不到的,”他回忆道。
很多年后,他的一个博士生建议他研究缓步走,一个灯泡熄灭了。
“我们没有回头看,”Blaxter说。
最初发表在Seeker上。
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