科学家复活水熊虫(3)

2016-01-19 16:19 来源 温州视线综合

科学家复活水熊虫，当周围环境严酷，水熊虫就排出水分变得干瘪皱缩。

　　水熊虫的无敌耐受能力与“偷”来的基因有关

　　为了进一步了解水熊虫的“超能力”，美国北卡罗来纳大学的研究人员托马斯·布思比和团队近日进行全世界首次水熊虫基因组测序，得出的结论令人吃惊——水熊虫约有6000种基因来自其他物种，包括细菌、古菌、真菌和植物。外源基因占它基因总数目的约六分之一。

　　一开始，托马斯看到数据中满是来自细菌和其他生物体的基因时，“团队人员都以为是污染。”他说。他们猜测，也许是微生物混入了样本，导致它们的DNA掺进了水熊虫的基因组中。但很快，研究小组就排除了这种意外。

　　于是，托马斯团队做出如此解释：通过脱水，水熊虫反而变成了一块能吸水的“海绵”——只不过，它吸收的是外源基因。这种“基因水平转移”情况对于细菌来说并不罕见，它们交换基因就跟人类收发电子邮件般容易。但之前的研究认为，“基因水平转移”在动物中非常罕见。

　　那么，这些外来基因起初是怎么进入水熊虫基因组的呢？托马斯认为，答案就隐藏在水熊虫的三个怪诞的生物学特性中。首先，它们能脱水，在这一过程中，它们的DNA分子会自然地断裂成小段；其次，它们能通过吸水重获新生，在这个过程中，细胞变得千疮百孔，因而能够从环境中吸收包括DNA在内的各种分子；最后，它们非常擅长修复DNA，修补脱水造成的损伤。

　　这些基因有功能吗？目前，研究小组发现水熊虫启动了一些“偷“来的基因，在原本的生物体中，这些基因与对抗环境压力相关。因此他们推测，水熊虫传奇般的耐受能力可能与外来基因本身的特殊功能有关。目前，北卡罗来纳大学的研究者正在计划逐步灭活水熊虫的外源基因，看它们是否会失去那传奇般的无敌能力。

　　“外源基因捕获系统”

　　是神秘“造物主”

　　对此，中山大学生命科学学院艾云灿教授解释道，像水熊虫这种捕获外源基因的行为，可以归为基因水平转移（HGT），相对于垂直基因转移（亲代传递给子代）来说，它打破了亲缘关系的界限，使基因流动的可能性变得更为复杂。

　　艾教授说：“基因水平转移不仅局限于微生物细菌之间，同时也在许多动物的进化中起到了重要作用，已发现的基因转移可发生于细菌与高等生物，甚至是高等生物之间。”他指出，单是人类基因组中，就大约有10%的基因来自细菌。

　　据艾教授说，生物体普遍存在着“外源基因捕获系统”。在漫长的生物进化过程中，细菌和病毒作为地球上最早诞生的生命体，在生物体基因组的起源、发育、分化过程中扮演着“始作俑者”和供给者的角色。经过阶段性的基因交换、融合，最终形成了生物的多样性。

　　而外源基因被捕获后，大多数是带着“功效”来的。艾云灿指出，由于生物的自然选择适应性，被捕获的外源基因在被表达后，通常会在新宿主中体现出原有的功能，赋予新宿主“超能力”，比如发光、抗逆等等。

　　随着科学发展，越来越多动物基因水平转移的例子开始被发现——蜱虫拥有来自细菌的制造抗生素的基因，能抵抗农药杀害；蚜虫从真菌那儿偷来了显色基因，让自己变得红彤彤的；黄蜂把病毒基因化为自己的生物武器，控制寄主瓢虫作为保护后代的“保镖”；粉蚧壳虫利用多种微生物基因来改善伙食，自己动手丰衣足食，能制造重要的营养物质，如氨基酸；还有一类被形象地称为“空间侵略者”的基因，不断地在蜥蜴、蛙类、啮齿类以及其他动物间转移。

　　虽然目前人类看似没有因为基因水平转移获得明显的“特异功能”，蜘蛛侠也只存在于电影中，但无可否认，外源基因捕获系统一直在默默地支持着我们逐步进化。

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编辑： yujeu