地球最強悍動物測序的驚人發現

　　緩步動物（tardigrade），更常見的俗名是“水熊蟲”，因為它看起來像可愛的多腿小熊。這種微小的動物對幾乎所有的東西都有抵抗力：煮，凍，輻射，丟真空——它都很難死掉，可以說是地球上最強悍的生物之一。因此，生物學界對水熊蟲不僅嘆為觀止，而且視之為研究瑰寶，期望它會帶來可與果蠅相比擬的貢獻。

　　最近，來自北卡羅來納大學教堂山分校（UNC）的研究人員，對這種幾乎堅不可摧的緩步動物進行了基因組測序，并發現了一些他們意想不到的事情：它們基因組的一大部分——近六分之一或百分之17.5，是來自于外源DNA。

　　本文共同作者、UNC藝術與科學學院生物系教師BobGoldstein指出：“我們并不知道，一個動物的基因組，是由這么多的外源DNA組成。我們知道，許多動物都獲得了外源基因，但我們不知道，它會發生到如此程度。”

　　這項工作，發表在十一月二十三日的《PNAS》，不僅提出了“外源基因和水熊蟲在極端環境中的生存能力之間是否存在關聯？”的問題，而且進一步延伸了“DNA是如何遺傳的”的傳統觀念。

　　本文第一作者ThomasBoothby和Goldstein及其同事們發現，水熊蟲獲得的約6000個外源基因來自于細菌，但也來自于植物、真菌和細菌，通過一個被稱為水平基因轉移（horizontalgenetransfer）的過程——遺傳物質在物種之間交換，而不是僅從親本那里遺傳DNA。之前另一個微觀動物（稱為輪蟲rotifer）是具有最多外源DNA的記錄保持者，但其具有的外源DNA只是水熊蟲的大約一半。相比之下，大多數動物的基因組中，只有百分之一的基因組來自于外源基因。

　　Goldstein實驗室博士后Boothby稱：“可以生存在極端壓力條件下的動物，可能特別容易獲得外源基因——細菌的基因可能比動物更能承受壓力。”畢竟，細菌在地球上最極端的環境中已經生存了數十億年。

　　研究小組推測，DNA是隨機地進入基因組，但是保留下來的基因，讓水熊蟲能夠生存在惡劣的環境中，例如，把水熊蟲放在零下80攝氏度冰箱一年，甚至十年后，在解凍后20分鐘它又開始四處活動。

　　Boothby和Goldstein認為，當水熊蟲處于極端的壓力條件（如干燥條件或極端干燥）時，水熊蟲的DNA斷裂成小碎片。當細胞補充水份時，細胞膜和細胞核（DNA的保存之處），變得暫時泄漏，DNA和其他大分子可容易地通過。當細胞補充水分后，水熊蟲不僅可以修復自己受損的DNA，而且也將來自不同物種的DNA嵌入自己的基因組中。

　　Boothby說：“我們想起生命樹，遺傳物質從親本垂直傳遞下來。但是隨著基因水平轉移這個概念越來越被廣泛接受，并且更廣為人知，至少在某些生物體中，它正開始改變我們思考‘進化和遺傳物質傳遞以及基因組穩定性’的方式。因此，我們不是考慮生命之樹，而是可以考慮生命之網，以及從分支到分支的遺傳物質交換。所以這是令人興奮的。我們開始調整對于進化過程的理解。”