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在它们的DNA中发现的“超级大国”的关键

当缓步动物干涸时,它们会缩回腿和头,转变成一种叫做“tun”的形式。这张图片显示了6个缓步动物在tun状态下的扫描电子显微照片。(图片版权所有)T.C.Boothby

微观的,臃肿的身体的缓步动物-也被称为“水熊”-以其在极端条件下生存的能力而闻名,甚至看起来是从死里复活。

但是尽管缓步动物的顽强已经吸引了科学家250多年,使这些动物在干燥10年或更长时间后恢复健康的机制仍然是个谜。

现在,一项新的研究表明,编码到迟发性DNA中的特殊蛋白质可能是这些动物复苏超能力的秘密。[它还活着水熊在30多年的冰冻期后复活了,视频显示

的缓行带长度在0.002到0.05英寸(0.05到1.2毫米)之间,所以肉眼看不到它们。这些小海狸有着令人喜爱的特征:肥硕、分节的身体;四对圆圆的腿,末端长着与树懒相似的抓爪;圆圆的头上长着一张圆圆的嘴。

缓步动物生活在世界各地潮湿的苔藓和藻类上。研究人员发现,芋头能够抵御灼热和严寒,最高可达300华氏度(149摄氏度),最低可达-328华氏度(零下200摄氏度)。缓步动物甚至可以在暴露于沸腾、高压、空间辐射和真空中后毫发无损。

这些生物通过排出体内的水并进入一种被称为“tun”的悬浮状态而存活下来。在这种状态下,它们缩回四肢,缩成干燥的小球,只有当危及生命的情况过去时才出现。但是科学家们想知道这是怎么可能的,特别是对于那些花了10年甚至更长时间作为干燥的tuns的缓步动物。

缓步动物特异蛋白质

以前,一种叫做海藻糖的糖被认为是缓步动物再生的关键。这种糖存在于其他种类的动物和植物中,并且已知在对干燥条件的耐受性中起作用。然而,先前对缓步动物生化的研究几乎没有发现这些动物有海藻糖的证据,这表明糖不是缓步动物恢复的主要驱动因素。

在新的研究中,研究人员分析了随着微型动物的干化,缓步动物的遗传活性。首先,科学家们确定了哪些基因在当时是高度活跃的,然后研究人员仔细观察了这些基因的作用。

结果表明,某些基因表达的是一种缓步动物特有的蛋白质,科学家们称之为缓步动物特有的内在紊乱蛋白质,简称TDPs。在某些种类的缓步动物中,产生TDPs的基因一直是活跃的,而在其他种类中,这些基因只有在特定的条件下才被激活。

TDPs保护缓步动物的方式与海藻糖保护其他动物的方式基本相同,它通过形成玻璃状结构来帮助保护那些在一种脱水状态。

研究人员写道,与那些并不总是产生TDPs的物种相比,具有恒定TDPs供应的缓步类物种在从干燥状态中恢复过来时更为成功。

“我们认为它能够做到这一点,因为它周围已经有这么多这样的蛋白质,不需要时间来制造它们,”研究报告的主要作者、北卡罗来纳大学生命科学研究基金会博士后托马斯C.布思比在一份声明中说:

研究结果表明,用于承受环境压力和抵抗干燥的生物 ... 比怀疑的要多样化,研究人员说。Boothby在一份声明中说,既然TDPs在迟发性复苏中的作用已经被确认,人们还可以发现这种蛋白质的其他用途,比如保护易受干旱影响的作物,或者保存易腐烂的药物。

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