緩步動(dòng)物、輪蟲和線蟲等一些生物，可以通過進(jìn)入“隱生”的休眠狀態(tài)，從而在惡劣的條件下生存下來。

2018年，俄羅斯研究人員在西伯利亞永久凍土中發(fā)現(xiàn)了兩種蛔蟲(線蟲)。實(shí)驗(yàn)室解凍蠕蟲后，對(duì)洞穴中植物材料的放射性碳分析顯示，這些沉積物自 45839 年前至 47769 年前以來就沒有解凍過，也就是說，線蟲個(gè)體自更新世晚期(約4.6萬年前)以來一直處于隱生狀態(tài)。

(資料圖片僅供參考)

德國(guó)馬克斯·普朗克分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所(MPI-CBG)、德累斯頓系統(tǒng)生物學(xué)中心(CSBD)和科隆大學(xué)動(dòng)物學(xué)研究所的研究人員通過基因組測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，該永久凍土線蟲屬于以前未描述的物種——Panagrolaimus kolymaensis。在實(shí)驗(yàn)室條件下，該物種在干燥和冷凍中生存的生化機(jī)制與重要的生物模型秀麗隱桿線蟲的生命周期階段相似。

MPI-CBG的研究人員表示，目前還不完全清楚這些隱生生物使用的分子和代謝途徑，以及它們能夠?qū)⑸鼤和６嗑谩?/p>

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)一種永久凍土線蟲進(jìn)行了高質(zhì)量的基因組組裝。盡管有DNA條形碼序列和顯微鏡圖片，但很難確定永久凍土蠕蟲是否是一個(gè)新物種。通過系統(tǒng)基因組分析，科隆大學(xué)動(dòng)物學(xué)研究所Philipp Schiffer團(tuán)隊(duì)將其定義為一種新物種，并決定將其命名為“Panagrolaimus kolymaensis”。為了紀(jì)念它的發(fā)源地科雷馬河地區(qū)，這種線蟲被賦予了拉丁名Kolymaensis。

研究人員通過比較新物種和秀麗隱桿線蟲模型的基因組發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)物種共有的基因與隱生有關(guān)。令他們驚訝的是，在秀麗隱桿線蟲(即道爾幼蟲)中進(jìn)入隱生狀態(tài)所必需的大多數(shù)基因也存在于新物種中。

接下來，研究小組評(píng)估了新物種的生存能力，發(fā)現(xiàn)冷凍前輕度脫水有助于蠕蟲為隱生做好準(zhǔn)備，并提高了-80℃下的存活率。此外，這兩個(gè)物種在實(shí)驗(yàn)室輕度脫水時(shí)會(huì)產(chǎn)生海藻糖，這可能使它們能夠忍受冰凍和嚴(yán)重脫水。益于這種處理，秀麗隱桿線蟲的幼蟲在-80℃的環(huán)境下存活了480天，且解凍后的活力和繁殖能力沒有任何下降。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，秀麗隱桿線蟲在休眠狀態(tài)下的存活時(shí)間比以前記錄的要長(zhǎng)，這表明，線蟲已經(jīng)發(fā)展出了一種機(jī)制，使它們能夠在地質(zhì)時(shí)期保存生命。

“我們的發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解進(jìn)化過程至關(guān)重要，因?yàn)橐淮锏臅r(shí)間可以從幾天到幾千年不等，一個(gè)物種個(gè)體的長(zhǎng)期生存可能會(huì)導(dǎo)致滅絕的譜系重新出現(xiàn)。”研究通訊作者之一、科隆大學(xué)動(dòng)物學(xué)研究所Philipp Schiffer總結(jié)道。

P. kolymaensis高度連續(xù)的基因組使其可以與其他Panagrolaimus物種特征進(jìn)行比較。Schiffer相信，通過分析物種的基因組來研究它們對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)，將有助于人們?cè)诿鎸?duì)全球變暖情況下制定更好的保護(hù)策略。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010798

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