史上最小的熊,显微镜下的水熊

世界上有很多种熊,也有很多种微生物,但有一种熊是肉眼看不到的 ldquo熊 它的名字叫水熊。水熊虽然可爱小巧,但是生命力却出奇的顽强!能让水熊既耐高温又耐寒的秘诀是什么?今天就让我们一起来探索这个神奇的小生物吧!

2013年,欧洲航天局使用无人飞船将古怪而强大的水熊送到Tai 空上,停留10天。然而,科学家们没有将它们留在Tai 空舱内,而是将它们放在舱外,测试它们在低温环境和Tai 空辐射下的生命力。结果令人震惊。有些水熊能挺过太阳辐射和低温的双重考验,回到地球后又重新开始繁殖。它们是已知唯一能在too 空 true 空环境下生存的动物。

水熊又称水熊虫,是属于缓步动物门的一类小动物的俗称。它因长得像一只可爱笨拙的多腿小熊而得名。大约有900种记录在案的水熊昆虫,它们非常小,体长约1毫米。

水熊虽小,但生命力极强,无论是超过水的沸腾温度(151℃),还是接近绝对零度的极寒温度(-273℃),都能适应极端恶劣的环境。研究表明,水熊可以在绝对干燥的环境中存活1至10年。

似乎水熊随处可见,生活范围很广。从你家后院到几乎没人踏足的南极洲,从最深的海洋到最热的沙漠,甚至喜马拉雅山之巅(6000米以上),他们无处不在。

当环境恶化,或者处于干燥状态时,水熊会将身体收缩成桶状,自动脱水,安静地冬眠(隐生),从而将新陈代谢减缓到几乎停滞的状态。进入休眠状态后,水熊身体的含水量可以下降到3%的极限 ldquo脱水状态 。当环境改善时,身体的含水量会上升,水熊会 ldquo复活 。水熊甚至拥有超过120年的最长隐藏寿命。

为了了解水熊在极端环境下的生存策略,研究人员要研究水熊的基因组,所以要对水熊的每个基因进行分类。结果,科学家发现水熊虫还有另一个不同寻常的特征:它们不会从祖先那里继承所有的基因,它们的基因组中有近17.5%是由外源DNA组成的。

能够获得如此多的外来基因,让水熊成为动物王国 ldquo窃取DNA 头号小偷。事实上,我们可以想象,正是这种混合遗传物质的奇怪方法,使得水熊虫能够以更复杂的方式生长发育。

但奇怪的是,很多基因看起来并不像动物的基因。起初,科学家们认为样本受到了污染,但经过反复仔细的检查和实验,以及生物祖先特定基因序列的重建,科学家们确认了看起来像是外来基因的基因真的不是水熊本身 ldquo发展 不是从其他动物身上偷来的,而是从非动物(植物、细菌、真菌、古细菌)身上搬来的。水熊体内多达六分之一的遗传物质来自这些不相关的植物和微生物。

那些奇怪的遗传物质大部分来自细菌,它们也出现在水熊的基因表达中。研究人员发现,在某些情况下,外来基因取代了水熊自身的一些基因,而水熊没有被取代的基因。虽然它仍然保持着自己的功能,但它也融合了一种或几种细菌的单个或多个遗传物质片段。

所以研究人员推测,窃取别人的基因不是一次发生的,而是在进化过程中连续发生的。即使在今天,水熊仍然在窃取其他生物的基因。那么,水熊这个大盗是怎么把外来基因占为己有的呢?

科学家们很早就知道细菌和其他微生物可以水平转移基因,即不相关的物种之间可以交换遗传物质。但是科学家直到最近才开始意识到这种基因发展的方法也可以发生在动物身上。

与水熊相比,其他动物的基因组包含 ldquo异物 极少(人类也有外源基因,但非常有限,主要通过转座子和病毒获得)。之前,微小的水生动物 mdash mdash外来DNA最多的纪录保持者轮虫占8%到9%。现在水熊从后面来了。

我们之前提到过,水熊有一种特殊的能力:当遇到极其恶劣的环境时,它会慢慢失水变干,但当有适宜的生存条件时,它又会苏醒过来。研究人员怀疑可能是这种能力,在 ldquo偷窃 rsquo在别人的基因里发挥作用。当水熊变干时,它们的基因组会断裂。

当水分得到补充时,水生细胞的细胞膜会保持一段时间 ldquo泄漏 状态,当一个细胞快速修复其受损的DNA时,它可能会将一些来自外部环境的DNA带入细胞,并将其嵌入到自己的基因组中。因此,细胞膜 ldquo泄漏 脱水和DNA断裂之间的关系可能是水栖昆虫变得 ldquo小偷 一个重要的幕后推手。

对于水熊优越的生存技能来说,这些海量的外来基因可能起到了非常重要的作用。因为水熊从能忍受恶劣环境的生物身上获得DNA,所以它们可能获得忍受恶劣环境的能力。也就是说,从细菌、真菌和植物中窃取的外源基因可能赋予了水熊在沸水、冰冻环境,甚至宇宙真空条件下生存的能力。

关于水熊如何设法收集如此多的外来遗传物质的进一步研究仍在进行中。研究人员表示,在未来,水熊基因的研究可能有助于药物和疫苗的开发,使疫苗不再需要低温保存,甚至可以就地脱水、干燥和复活。这对于偏远的农村诊所或者危机地带(战区)来说,可以称得上是绝对的福音。

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