“极端生命体”水熊虫生存机制被破解

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  本报北京10月25日电（记者章文、刘小兵 通讯员沈基飞、徐嘉艺）“水熊虫拥有科幻小说中‘三体人’自行脱水的本领，甚至能够在外太空真空环境中生存。”日前，我国科学家基于水熊虫的多组学和抗辐射机制研究取得重要突破。军事科学院军事医学研究院张令强研究员团队和杨冬副研究员团队表示，他们联合陕西学前师范学院王立志等国内其他相关研究团队，经过6年多潜心研究，发现并成功建立河南高生熊虫（水熊虫的一种）实验室培养体系，绘制其高质量基因组图谱，结合转录组、蛋白质组响应辐射的动态变化及关键分子功能和机制研究，揭示了耐受超强辐射的关键机制。25日凌晨，国际顶级学术期刊《科学》在线发表了相关研究论文。本项研究成果，开启了人类全面认识超强辐射耐受机制的大门，是一项真正意义上从0到1的原创性突破。

  论文第一作者李磊介绍，水熊虫是缓步动物的俗称，是一类微小的水生无脊椎动物，大部分体长不超过1毫米，分布于世界各地，可耐受超强辐射、高温、高压、低温、干燥等多种极端环境，具有很高的科学研究价值和生物医学应用价值。对于像水熊虫这样目前研究较少的独特物种，利用多组学策略探究其极端环境耐受机制，具有潜在的优势。2018年，团队在河南采集到水熊虫样品，随后率先在国内建立了水熊虫实验室培养体系，通过鉴定将该样品命名为河南高生熊虫，为深入挖掘其超强辐射耐受机制提供了宝贵的样本资源。

  “基于组学分析得到的2801个辐射相关变化基因，我们进一步结合分子进化和功能特征分析，将河南高生熊虫的辐射耐受机制归为三大类：一是从细菌、真菌、植物水平转移到水熊虫的外来基因，赋予其特殊的抗逆能力，如生成甜菜色素进而清除活性氧；二是缓步动物特异蛋白倾向于高度无序，通过相分离促进DNA损伤修复等过程；三是与其他门类共有的古老蛋白在水熊虫中具有特殊的辐照响应模式。”杨冬介绍。让团队成员特别兴奋的是，他们发现在水熊虫中起抗辐射作用的分子，转入人源细胞后，可以显著提升后者的抗辐射能力。这说明它们具有重要潜在应用前景，团队为研制抵御超强辐射损害的“金钟罩”找到了理论依据。

  当前，多种涉核作业环境均受到超强辐射的严重威胁，现有辐射防护策略对超强辐射缺乏有效防护，亟须在概念创新、理论提升和防护技术革新等方面作出颠覆性突破。中国科学院院士、医学蛋白质组全国重点实验室主任贺福初认为，针对水熊虫这种神奇的极端生命体抗逆机制的研究，可能将更新人类对生命系统基本构成原理和运行机制的认识。