研究解釋頑強的緩步動物如何在沒有水的情況下生存
研究緩步動物生物學的科學家們圍繞著這種微小的水生生物如何在最嚴酷的條件下生存填補了重要的新細節。這一發現集中在一個新發現的機制上,該機制在脫水時啟動,保護細胞不因機械壓力而死亡。
緩步動物也被稱為水熊,這些微小的動物以其在各種極端環境下的忍耐能力而聞名,人們對它們了解得越多,它們的生存技能似乎就越令人印象深刻。
研究已經詳細說明了緩步動物如何使用DNA雲和熒光“盾牌”來保護自己免受不同種類的輻射。眾所周知,它們還可以進入懸浮狀態,在沸騰和冰凍的溫度以及海底的壓迫中生存。研究甚至表明,它們在月球上的墜落中倖存下來,而且它們甚至可能能一直活到到太陽滅亡那天。
在沒有水的情況下生活只是緩步動物工具箱中的一項技能,日本東京大學的科學家對其背後的生物過程有了新的認識。該團隊正在研究細胞質豐富的熱溶(CAHS)蛋白,最近的研究表明,當脫水發生時,這些蛋白在遲緩動物中被激活。
在進一步探索它們的作用時,研究小組發現,在脫水的緩步動物細胞中,這些蛋白質聚集在一起,形成凝膠狀的保護絲網絡,幫助細胞在其含水量變乾時保持形狀。當緩步動物細胞被重新水化時,這一過程被逆轉,絲狀物慢慢退去以避免對細胞造成機械壓力。
研究報告的作者Takekazu Kunieda說:“儘管水對我們所知的所有生命都是必不可少的,但一些緩步動物可以在沒有水的情況下生活幾十年。訣竅在於它們的細胞如何在脫水過程中處理這種壓力。人們認為,當水離開細胞時,某種蛋白質必須幫助細胞保持體力,以避免自我崩潰。在測試了幾種不同的種類後,我們發現,緩步動物特有的CAHS蛋白負責保護它們的細胞不受脫水影響。”
雖然這些最初的實驗側重於CAHS蛋白在脫水的緩步動物細胞中的功能,但該團隊表明,當它們在人類和昆蟲細胞中被分離和研究時,也發揮著類似但有限的功能。這種研究可能導致細胞甚至生物體的干燥保存的新技術,例如,這可能意味著藥品在貨架上持續更長的時間,或者器官在移植前在體外存活更長時間。
Kunieda說:“關於緩步動物的一切都很吸引人。一些物種能夠生存的極端環境範圍,使我們能夠探索前所未有的機制和結構。對於生物學家來說,這個領域是一座金礦。”
這項研究發表在《PLOS生物學》雜誌上。