“極端生命體”水熊蟲生存機制被破解

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本報北京10月25日電（記者章文、劉小兵 通訊員沈基飛、徐嘉藝） “水熊蟲擁有科幻小説中‘三體人’自行脱水的本領，甚至能夠在外太空真空環境中生存。”日前，我國科學家基於水熊蟲的多組學和抗輻射機制研究取得重要突破。軍事科學院軍事醫學研究院張令強研究員團隊和楊冬副研究員團隊表示，他們聯合陝西學前師範學院王立志等國內其他相關研究團隊，經過6年多潛心研究，發現併成功建立河南高生熊蟲（水熊蟲的一種）實驗室培養體系，繪製其高質量基因組圖譜，結合轉錄組、蛋白質組響應輻射的動態變化及關鍵分子功能和機制研究，揭示了耐受超強輻射的關鍵機制。25日凌晨，國際頂級學術期刊《科學》在線發表了相關研究論文。本項研究成果，開啓了人類全面認識超強輻射耐受機制的大門，是一項真正意義上從0到1的原創性突破。

論文第一作者李磊介紹，水熊蟲是緩步動物的俗稱，是一類微小的水生無脊椎動物，大部分體長不超過1毫米，分佈於世界各地，可耐受超強輻射、高温、高壓、低温、乾燥等多種極端環境，具有很高的科學研究價值和生物醫學應用價值。對於像水熊蟲這樣目前研究較少的獨特物種，利用多組學策略探究其極端環境耐受機制，具有潛在的優勢。2018年，團隊在河南採集到水熊蟲樣品，隨後率先在國內建立了水熊蟲實驗室培養體系，通過鑑定將該樣品命名為河南高生熊蟲，為深入挖掘其超強輻射耐受機制提供了寶貴的樣本資源。

“基於組學分析得到的2801個輻射相關變化基因，我們進一步結合分子進化和功能特徵分析，將河南高生熊蟲的輻射耐受機制歸為三大類：一是從細菌、真菌、植物水平轉移到水熊蟲的外來基因，賦予其特殊的抗逆能力，如生成甜菜色素進而清除活性氧；二是緩步動物特異蛋白傾向於高度無序，通過相分離促進DNA損傷修復等過程；三是與其他門類共有的古老蛋白在水熊蟲中具有特殊的輻照響應模式。”楊冬介紹。讓團隊成員特別興奮的是，他們發現在水熊蟲中起抗輻射作用的分子，轉入人源細胞後，可以顯著提升後者的抗輻射能力。這説明它們具有重要潛在應用前景，團隊為研製抵禦超強輻射損害的“金鐘罩”找到了理論依據。

當前，多種涉核作業環境均受到超強輻射的嚴重威脅，現有輻射防護策略對超強輻射缺乏有效防護，亟須在概念創新、理論提升和防護技術革新等方面作出顛覆性突破。中國科學院院士、醫學蛋白質組全國重點實驗室主任賀福初認為，針對水熊蟲這種神奇的極端生命體抗逆機制的研究，可能將更新人類對生命系統基本構成原理和運行機制的認識。