為什么水熊蟲擁有“自然界最強生命力”？

水熊蟲是“DNA大盜”

世界上生命力最強的動物有哪些？也許大家會想到“小強”蟑螂。實際上，地球上生活著比蟑螂更為強悍的動物，那就是被稱為自然界最偉大幸存者的水熊蟲。現在，它除了以強悍的生命力著稱以外，科學家發現，它還是偷走其他生物DNA的“大盜賊”。

強悍的生命

水熊蟲是屬于緩步動物門的一類小型動物的俗稱，因為它們看起來像多腿、可愛又笨拙的小熊。有記錄的水熊蟲種類大約900種，它們很小，體長一般在1毫米左右。

它們的生活范圍極廣，似乎在哪兒都能找到這類動物的身影。它們生活在每一個大陸，從你家的后院到幾乎沒有人類足跡的南極洲，從最深的海洋到最熱的沙漠，甚至是在喜馬拉雅山脈的頂部（6000米以上）。

盡管它們體型微小，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溫度（-273℃）還是超過水沸騰的溫度（151℃）。有研究顯示，水熊蟲可以在絕對干燥環境中生存1到10年之久。

2013年，歐洲宇航局曾利用無人宇宙飛船, 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。但科學家并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，置于太空輻射和低溫環境中，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溫真空和太陽輻射雙重嚴苛的考驗下幸存下來，并且在回到地球后重新開始繁殖后代。所以，它們是已知的唯一一種能在太空真空環境生存下來的動物。

在干燥狀態或環境惡化時，水熊蟲的身體會縮成圓桶形，自動脫水，靜靜地忍耐蟄伏（隱生現象），這個絕招能把生命代謝放慢到幾乎停止的程度。進入休眠狀態時，它的身體含水量可以降到僅僅3%這樣一種極端的“脫水狀態”。待環境好轉后，身體含水量上升，水熊蟲又能“復生”。有記錄表明，水熊蟲最長隱生的壽命超過120年。

生物界的大盜

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里繼承所有基因，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，我們可以想象到，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，許多基因看起來并不像是動物的基因。科學家最初以為是樣本被污染了，但經過反復、仔細的檢查和實驗，并重建生物祖先的特定基因序列后，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里偷來的，而是從非動物那里挪過來的（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，都是來自于這些毫不相干的植物和微生物。

那些奇怪的遺傳物質大部分都源自于細菌，而且還出現在水熊蟲的遺傳表達中。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，但也合并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，并不是一次性發生的，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。

如何偷取？

那么，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。相比于水熊蟲，其他動物的基因組包含的“異物”很少（人類也有外源基因，但非常有限，主要通過轉座子和病毒獲得）。之前，微小的水生動物——輪蟲，是具有最多外源DNA的記錄保持者，為8%至9%。而現在水熊蟲后來居上了。

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，會慢慢失水變干，但當有適合的生存條件時，它又會蘇醒。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。當水熊蟲變干，它們的基因組會斷裂。當補充水分后，水熊蟲細胞的細胞膜仍然會保持一段時間的“泄漏”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，脫水干燥、細胞膜“泄漏”和DNA斷裂之間存在的關系，可能是水熊蟲成為“大盜賊”的重要幕后推手。

對于水熊蟲那些優越的生存技能來說，這些大量的外源基因可能起著非常重要的作用。因為如果水熊蟲們從能忍耐嚴苛環境的生物那里獲得了DNA，那么它們可能因此獲得忍耐嚴苛環境的能力。也就是說，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。

關于水熊蟲是如何設法湊齊這么多外源遺傳物質的，進一步的研究仍在進行之中。

研究人員表示，在未來，水熊蟲基因的研究可能會有助于藥品、疫苗的開發，使疫苗不再需要低溫保存，甚至可以當場脫水變干和復活，這對偏遠的農村診所或危機地帶（戰爭區）來說，可以稱得上是個絕對的福音。

本文源自大科技*科學之謎2016年第5期文章