缓步动物的新物种显示出超级英雄般的治愈能力

这种微小的生物可以承受外太空的恶劣环境，使它们成为研究保护宇航员新方法的理想候选者。

缓步动物是一种小巧的八足动物，看起来像外星熊，比地球上任何动物都要强壮。这些小家伙可以承受比人类致死水平高出近1000倍的大量辐射，并在其他生物无法承受的恶劣环境中生存。最近发现的一种缓步动物，揭示了这种微小动物在暴露于高剂量伽马射线时如何通过修复DNA损伤来摆脱困境的新见解。

大约有1500种已知的缓步动物，人们亲切地称之为水熊，但关于这种耐寒的无脊椎动物保护自己免受辐射的机制，我们还需要了解很多。一项新的研究专门研究了一种名为“Hypsibius henanensis”的物种，以揭示赋予缓步动物超能力的分子机制背后的线索。研究结果可以为帮助减轻辐射对太空宇航员的影响提供新的方法，并为人类的长期太空飞行提供便利。

该论文的第一作者、中国科学院研究员雷利在一份声明中说：“水熊虫等极端微生物对极端环境的抵抗力是尚未探索的抗逆性分子机制的宝库。”“对这些放射耐受机制的功能研究 …… 将进一步拓宽我们对极端条件下细胞生存的理解。”

周四发表在《科学》杂志上的这项研究背后的科学家，对大约六年前在中国河南省发现的缓步动物物种的基因组进行了测序。当受到辐射时，缓步动物激活了一个复杂的防御系统，不仅可以保护它们的DNA免受伤害，还可以修复发生的任何断裂。

缓步动物最著名的防御机制是它们进入一种类似死亡的休眠状态的能力，在这种状态下，它们会吸进自己的8个四肢，蜷缩成一个球，同时耗尽体内几乎所有的水供应。这种脱水状态，以及其他防御措施，使它们能够在最极端的条件下生存数十年甚至更长时间，在寒冷的温度、强烈的辐射或真空的空间中存活下来。

最近发现的这一物种名为“Hypsibius henanensis”，共有14701个基因，其中30%是缓步动物所特有的。通过一系列的实验，科学家们将他们新发现的水熊暴露在200和2000格瑞的辐射中，结果发现2801个参与DNA修复、细胞分裂和免疫反应的基因变得活跃起来（“格瑞”是辐射剂量的标准测量单位）。其中一个基因，TRID1，在受损部位召唤一种蛋白质（称为53BP1）来帮助修复DNA的双链断裂。

这种水熊还需要其他基因来帮助其惊人的恢复力，包括DODA1，它产生抗氧化色素，通常在细菌、植物和真菌中发现，以清除暴露在辐射下引起的反应性化学物质。另一个基因BCS1保护水熊虫的细胞免受线粒体损伤。

“从深海环境到高山山顶，地球上几乎到处都有水熊虫，”怀俄明州大学分子生物学助理教授托马斯·布斯比（Thomas Boothby）表示，他没有参与这项研究。“在包括南极洲在内的每个大陆上都发现了缓步动物。它们忍受极端压力的能力可能有助于它们在不同生物群落中的广泛殖民。”

2021年，布斯比将水熊送往太空，将它们暴露在国际空间站的恶劣条件下，以更好地了解它们如何忍受极端环境。“了解缓步动物如何在太空和太空飞行条件下生存是很重要的，因为这可以帮助我们开发治疗和对策，以应对人类在长时间太空飞行中经历的压力和功能障碍，”布斯比说。“这对于促进人类在太空的安全和富有成效的存在，以及扩大我们的太空经济至关重要。”

缓步动物长期以来一直吸引着科学家，特别是在太空飞行的背景下。确定这些微小生物在微重力和高水平辐射的压力环境中生存的方式，可以帮助研究人员找到保护人类免受长时间太空飞行影响的方法。

布思比说：“更好地了解缓步动物应对极端压力（包括太空飞行期间经历的辐射等压力）的独特策略，将帮助我们了解如何保护人类免受这些压力。”“这对于安全和高效的深空或长期载人航天任务至关重要。”

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