对缓步动物基因组的最新分析揭示了有关世界上最坚韧动物的新秘密,同时对水熊虫基因组提出了质疑。
通过比较缓步动物门两个不同物种的基因,研究人员确定了该群体与其他动物的关系,同时查明了哪些基因使个体能够在干燥成壳的情况下生存。
由苏格兰爱丁堡大学和日本庆应义塾大学领导的国际研究小组对该物种的基因进行了测序斑纹拉马佐特乌斯和杜雅尔迪尼姬蜂并将它们与其他最相似缓步动物的动物进行了比较。
缓步动物(通常也称为水熊或苔猪)的长度只有一毫米(约 0.04 英寸)左右,不太可能成为世界上最坚韧的动物。
但不要让这个尺寸欺骗了你。最近的研究发现在天文灾难给我们的星球带来恐怖之后很久,他们就会忙着在你的遗骸上跳舞。
这种韧性归根结底是一堆相当巧妙的派对技巧。 水熊虫可以在高达150°C (302°F) 降至接近绝对零,挨饿十年之久,完全干燥成假死状态,只有在条件更适合的时候才返回。
早期研究另一组研究人员发现,这种承受近乎完全干燥的能力可以归结为一种基于蛋白质的“生物玻璃”,它可以将细胞结构固定到位,直到水分返回。
为了准确找出哪些基因可能参与了这个复杂的过程,这项新研究中的科学家们绘制了当两种水熊虫脱水和补水时哪些基因正在努力工作的图谱。
正如所预料的那样,大部分表达的基因都参与了 DNA 修复,这一特征在受到大剂量辐射后也可以被利用。
其他基因有助于保护 DNA 免受氧化损伤。
比较完整的基因组还回答了一个长期困扰生物学家的问题——这种奇怪的小生物到底位于族谱中的什么位置?
水熊属于自己的门,称为缓步动物门。
一方面,它们分段的身体使它们看起来有点像微小的昆虫,因此它们的分支可以靠近构成节肢动物的螃蟹、蜘蛛和虫子。
它们有八条短腿和修长的身体,所以它们也有可能倾向于成为甲科,它们是毛毛虫形状的动物,也称为天鹅绒蠕虫。
之前使用基因采样的研究发现了缓步动物和圆虫或线虫之间的联系。
计算所有动物体内参与建立身体节段序列的所谓 HOX 基因的数量支持了这些早期研究,发现缓步动物有 5 个 HOX 基因,就像线虫门中的基因一样。
虽然并不能证明这两个群体密切相关,但这将是一个惊人的巧合,因为大多数其他动物都有十个这样的基因。
这项研究并不是唯一分析这种微小超级野兽基因的研究。
几年前,一项研究得出结论缓步动物的基因组中有高达 17.5%(即大约 6,000 个基因)是从其他物种中获取的。 其中大多数是细菌和其他微生物。
虽然我们都有一些基因通过所谓的水平基因转移从另一个生物体跨越,但这对于动物来说是外来基因的很大一部分。
根据这项新研究,我们可以排除缓步动物拥有弗兰肯斯坦怪物基因组的可能性。
研究人员没有发现细菌 DNA 的迹象,推测之前的结论可能是基于污染。
“二十年来,我一直对这些可爱的小动物着迷。最终获得它们真实的基因组,并开始了解它们,真是太好了。”研究员马克·布拉克斯特说来自爱丁堡大学。
发现缓步动物如何修复其 DNA 并保护其细胞免受热和辐射的影响可能会在组织保存或其他形式的生物技术中得到应用。
“这只是开始,”布拉克斯特说。
“通过 DNA 蓝图,我们现在可以了解缓步动物如何抵抗极端情况,并可能在生物技术和医学应用中使用它们的特殊蛋白质。”
这项研究发表于公共科学图书馆。