研水熊蟲「永生」之謎 助人類研防輻射

研水熊蟲「永生」之謎 助人類研防輻射

图为显微镜下的水熊虫。 网上图片

前阵子，内地社交平台盛传一个说法：“中国科学家已掌握核战争生还的关键。”这个说法是否属实尚不可知，但这个关键并非是我们想象中的高科技产物，而是一种仅有1毫米长的小动物——水熊虫。

水熊虫其实是缓步动物（Tardigrade）的别称，平均体长为0.3毫米至0.5毫米，大部分不超过1毫米，身体由头部和四个体节组成，身体有角质层覆盖，看上去跟蠕虫有些类似，与蠕虫不同的是，水熊虫有四对脚，末端有爪子、吸盘或脚趾，看上去行动缓慢而笨拙。水熊虫分布于世界各地，主要生活在淡水的沉渣、潮湿土壤以及苔藓植物的水膜中，少数种类生活在海水的潮间带，故也被叫做苔藓猪moss piglet。

水熊虫最令人称道的是其超强的生存能力，几乎能在任何极端环境中生存，无论是极端高温、低温，还是暴露在高辐射下都不会受到太大影响，甚至在太空中生存也不在话下。最不可思议的是，在缺水环境中，水熊虫会进入休眠状态，就像冬眠的棕熊会将身体的代谢降到最低一样。

水熊虫甚至能让自己的生命“暂停”，当完全脱水时，它们会缩起头和八条腿，卷成一个小球，然后进入深度休眠状态，几乎等同于无生命迹象。只要再次接触到水，它们又会奇迹般地复活。这种改变自身生命状态的能力被称为隐生。

水熊虫的一系列特征让它们成为了人类眼中最接近永生的生物，一系列研究就此展开。

2007年，欧洲太空总署FOTON-M3的无人太空任务中，没有穿航天服保护的水熊虫暴露在低地球轨道的真空和高辐射环境十天后，回到地球再次被放入有水的环境，竟然有超过68%的个体在高能紫外线辐射下幸存，甚至有许多自行产下了胚胎，反映其繁衍能力亦不受辐射影响；2011年，意大利的科学家将缓步动物与其它极端微生物送入太空，发现微重力和宇宙辐射对缓步动物的飞行影响不大。2019年，以色列“创世纪”号月球探测器因失误令大量用于实验的水熊虫散布到月球表面，学者推测这些水熊虫虽然并未完全死去，但在无水的月球表面也难以“复活”。

这些事件引起了人们的极大好奇：能不能将这些水熊虫收集起来，带回地球使它们复活，研究它们究竟为何可以抵抗辐射？

日前，中国科学家成功研究了水熊虫的抗辐射机制，并建立了河南高生熊虫（水熊虫的一种）实验室培养体系。他们发现耐受超强辐射的关键机制，并将研究成果发表在《科学》（Science）期刊。这项研究为人类了解辐射耐受机制开启了新的可能性，具有重要价值。

研究团队对河南高生熊虫在多种极端环境（如超强辐射、低湿等）下的耐受特性进行了表征研究，发现其可耐受高达5,000 Gy 的γ射线辐射，而人的辐射致死剂量仅5 Gy；随后该团队产出了水熊虫基因组图谱，注释得到14,701个编码蛋白的基因，均匀分布于6条染色体。

研究发现，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。活性氧类是生物有氧代谢过程中的副产品，包括氧离子、过氧化物和含氧自由基等，过高的活性氧水平会对细胞和基因结构造成损坏。

二是缓步动物特异蛋白倾向于高度无序，通过液-液相分离促进DNA损伤修复等过程。当受到γ射线等辐射时，电子会被从组成原子中击出，使其电离。电离会导致DNA螺旋断裂，有时还会引发癌性肿瘤。研究团队发现，水熊虫能够制造一种名为 TRID1 的特殊蛋白，快速修复这种DNA损伤。

三是与其它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，水熊虫可以通过BCS1和NDUFB8两种蛋白帮助修复DNA。

最令科研人员兴奋的是，他们发现在水熊虫中起抗辐射作用的分子转入人源细胞（包括正常细胞、瘤细胞和癌细胞）后，可以显著提升其抗辐射能力，也许未来真的能够帮助人类发展出新的辐射防护策略。

本文原文来自香港《文匯報》