水熊虫是“DNA大盗”

水熊虫是“DNA大盗”
世界上生命力最强的动物有哪些？也许大家会想到“小强”蟑螂。实际上，地球上生活着比蟑螂更为强悍的动物，那就是被称为自然界最伟大幸存者的水熊虫。现在，它除了以强悍的生命力著称以外，科学家发现，它还是偷走其他生物DNA的“大盗贼”。

强悍的生命

水熊虫是属于缓步动物门的一类小型动物的俗称，因为它们看起来像多腿、可爱又笨拙的小熊。有记录的水熊虫种类大约900种，它们很小，体长一般在1毫米左右。
它们的生活范围极广，似乎在哪儿都能找到这类动物的身影。它们生活在每一个大陆，从你家的后院到几乎没有人类足迹的南极洲，从最深的海洋到最热的沙漠，甚至是在喜马拉雅山脉的顶部（6000米以上）。
尽管它们体型微小，却很难死掉。它们能够承受极其恶劣的环境，不管是接近绝对零度的极端寒冷的温度（-273℃）还是超过水沸腾的温度（151℃）。有研究显示，水熊虫可以在绝对干燥环境中生存1到10年之久。
2013年，欧洲宇航局曾利用无人宇宙飞船, 将这种古怪又强悍的生物送入太空，进行长达10天的太空之旅。但科学家并不是让它们待在太空舱的内部，而是直接将它们暴露在舱外，置于太空辐射和低温环境中，从而测试它们的生命力。结果水熊虫的生命力令人震惊，其中一些竟然能在低温真空和太阳辐射双重严苛的考验下幸存下来，并且在回到地球后重新开始繁殖后代。所以，它们是已知的唯一一种能在太空真空环境生存下来的动物。
在干燥状态或环境恶化时，水熊虫的身体会缩成圆桶形，自动脱水，静静地忍耐蛰伏（隐生现象），这个绝招能把生命代谢放慢到几乎停止的程度。进入休眠状态时，它的身体含水量可以降到仅仅3%这样一种极端的“脱水状态”。待环境好转后，身体含水量上升，水熊虫又能“复生”。有记录表明，水熊虫最长隐生的寿命超过120年。

生物界的大盗

研究人员想要揭示水熊虫在极端环境下的生存策略，就要研究水熊虫的基因组，因此，要对水熊虫的每一个基因都进行分类。
结果，科学家发现水熊虫具有另一个非同寻常的特点：它们不是从自己祖先那里继承所有基因，其中将近17.5% 的基因组是由外源 DNA构成。能够获得如此多的外源基因，使水熊虫成为动物界“偷取DNA”的头号盗贼。其实，我们可以想象到，正是这种奇怪的遗传物质混搭法，才使水熊虫能以更复杂的方式生长和发育。
但奇怪的是，许多基因看起来并不像是动物的基因。科学家最初以为是样本被污染了，但经过反复、仔细的检查和实验，并重建生物祖先的特定基因序列后，科学家证实了看起来像外来基因的基因，确实不是水熊虫自己“开发”而来，也不是从别的动物那里偷来的，而是从非动物那里挪过来的（植物、细菌、真菌和古生菌），水熊虫体内高达六分之一的遗传物质，都是来自于这些毫不相干的植物和微生物。
那些奇怪的遗传物质大部分都源自于细菌，而且还出现在水熊虫的遗传表达中。研究人员发现，在某些情况下，外源基因已经取代了水熊虫某些本身的基因，而水熊虫身上没有被取代的基因，虽然还保持自己的功能，但也合并了一种或几种细菌的单个或多个遗传物质片段。
因此研究者推测，偷取别人基因这件事，并不是一次性发生的，而是在进化过程中不断持续地发生的，甚至时至今日，水熊虫依然在盗取其他生物的基因。

如何偷取？

那么，水熊虫这个大盗贼是如何将外来基因收为己有的呢？
很早之前，科学家们就已经知道，细菌和其他微生物可以水平基因转移，也就是遗传物质能够在不相关的物种之间进行交换。
但科学家最近才开始意识到，这种遗传发育的方法也可以发生在动物身上。相比于水熊虫，其他动物的基因组包含的“异物”很少（人类也有外源基因，但非常有限，主要通过转座子和病毒获得）。之前，微小的水生动物——轮虫，是具有最多外源DNA的记录保持者，为8%至9%。而现在水熊虫后来居上了。
我们之前就提到，水熊虫有一种特殊的能力：当遭遇极其恶劣的环境时，会慢慢失水变干，但当有适合的生存条件时，它又会苏醒。研究人员怀疑可能正是这种能力，在“盗取’他人基因中发挥作用。当水熊虫变干，它们的基因组会断裂。当补充水分后，水熊虫细胞的细胞膜仍然会保持一段时间的“泄漏”状态，当细胞快速地修复自己受损的DNA时，可能会将外界环境中的某些DNA带到细胞中，嵌入自己的基因组中。
所以，脱水干燥、细胞膜“泄漏”和DNA断裂之间存在的关系，可能是水熊虫成为“大盗贼”的重要幕后推手。
对于水熊虫那些优越的生存技能来说，这些大量的外源基因可能起着非常重要的作用。因为如果水熊虫们从能忍耐严苛环境的生物那里获得了DNA，那么它们可能因此获得忍耐严苛环境的能力。也就是说，从细菌、真菌和植物盗取来的外来基因，可能已经赋予水熊虫能在沸水、冷冻环境，甚至是宇宙真空条件下生存的能力。
关于水熊虫是如何设法凑齐这么多外源遗传物质的，进一步的研究仍在进行之中。
研究人员表示，在未来，水熊虫基因的研究可能会有助于药品、疫苗的开发，使疫苗不再需要低温保存，甚至可以当场脱水变干和复活，这对偏远的农村诊所或危机地带（战争区）来说，可以称得上是个绝对的福音。