史上最小的熊，顯微鏡下的水熊

　　世界上有很多種類(lèi)的熊，也有很多微生物，而有一種人類(lèi)肉眼看不見(jiàn)“熊”，它的名字叫水熊。別看水熊又萌又小的，生命力卻頑強得驚人！到底有什么秘訣，能使水熊即耐高溫，又耐寒冷呢？今天就一起去探索下這個(gè)神奇的小生物吧！

　　2013年，歐洲宇航局利用無(wú)人宇宙飛船, 將古怪又強悍的水熊送上太空長(cháng)達10天之久，但科學(xué)家并沒(méi)有它們待在太空艙，而是將它們置于艙外，在低溫環(huán)境與太空輻射中，測試它們的生命力。結果令人震驚，有一些水熊竟能在太陽(yáng)輻射和低溫真空的雙重考驗中存活下來(lái)，并在回到地球后又重新開(kāi)始繁衍后代。它們是已知的唯一能在太空真空環(huán)境中生存的動(dòng)物。

　　水熊又叫水熊蟲(chóng)，屬于緩步動(dòng)物門(mén)的一類(lèi)小型動(dòng)物的俗稱(chēng) ，因看起來(lái)像多腿、可愛(ài)又笨拙的小熊而得名。有記錄的水熊蟲(chóng)種類(lèi)大約900種，它們很小，體長(cháng)一般在1毫米左右。

　　水熊雖小，生命力卻極強，能夠適應極端的惡劣環(huán)境，不管是超過(guò)水沸騰的溫度（151℃），或是接近絕對零度的極端寒冷的溫度（-273℃）。研究表明，水熊可以在絕對干燥的環(huán)境中存活1到10年。

　　似乎到哪兒都能找到水熊的身影，生活范圍極廣。從你家后院到幾乎無(wú)人踏足的南極洲，從最深的海洋到最熱的沙漠，甚至是喜馬拉雅山的頂部（6000米以上），它們無(wú)處不在。

　　當環(huán)境惡化時(shí)，或在干燥狀態(tài)下，水熊會(huì )將身體縮成圓桶狀，自動(dòng)脫水，靜靜蟄伏（隱生現象），這樣就把新陳代謝放慢到幾乎靜止的程度。進(jìn)入休眠狀態(tài)后，水熊身體的含水量可降至3%的極端“脫水狀態(tài)”。 等到環(huán)境好轉時(shí)，身體含水量上升，水熊也就“復活”。水熊甚至有最長(cháng)隱生的壽命超過(guò)120年的記錄。

　　研究人員想要了解水熊在極端環(huán)境下的生存策略，就要研究水熊蟲(chóng)的基因組，因此，要對水熊蟲(chóng)的每一個(gè)基因都進(jìn)行分類(lèi)。結果，科學(xué)家發(fā)現水熊蟲(chóng)具有另一個(gè)非同尋常的特點(diǎn)：它們不是從自己祖先那里繼承所有基因，其中將近17.5% 的基因組是由外源DNA構成。

　　能夠獲得如此多的外源基因，使水熊成為動(dòng)物界“偷取DNA”的頭號盜賊。其實(shí)，我們可以想象到，正是這種奇怪的遺傳物質(zhì)混搭法，才使水熊蟲(chóng)能以更復雜的方式生長(cháng)和發(fā)育。

　　但奇怪的是，許多基因看起來(lái)并不像是動(dòng)物的基因?？茖W(xué)家最初以為是樣本被污染了，但經(jīng)過(guò)反復、仔細的檢查和實(shí)驗，并重建生物祖先的特定基因序列后，科學(xué)家證實(shí)了看起來(lái)像外來(lái)基因的基因，確實(shí)不是水熊自己“開(kāi)發(fā)”而來(lái)，也不是從別的動(dòng)物那里偷來(lái)的，而是從非動(dòng)物那里挪過(guò)來(lái)的（植物、細菌、真菌和古生菌），水熊體內高達六分之一的遺傳物質(zhì)，都是來(lái)自于這些毫不相干的植物和微生物。

　　那些奇怪的遺傳物質(zhì)大部分都源自于細菌，而且還出現在水熊的遺傳表達中。研究人員發(fā)現，在某些情況下，外源基因已經(jīng)取代了水熊某些本身的基因，而水熊身上沒(méi)有被取代的基因，雖然還保持自己的功能，但也合并了一種或幾種細菌的單個(gè)或多個(gè)遺傳物質(zhì)片段。

　　所以研究人員推測，偷取別人基因這件事，并不是一次性發(fā)生的，而是在進(jìn)化過(guò)程中不斷持續地發(fā)生的，甚至時(shí)至今日，水熊依然在盜取其他生物的基因.那么，水熊這個(gè)大盜賊是如何將外來(lái)基因收為己有的呢？

　　很早之前，科學(xué)家們就已經(jīng)知道，細菌和其他微生物可以水平基因轉移，也就是遺傳物質(zhì)能夠在不相關(guān)的物種之間進(jìn)行交換。但科學(xué)家最近才開(kāi)始意識到，這種遺傳發(fā)育的方法也可以發(fā)生在動(dòng)物身上。

　　相比于水熊，其他動(dòng)物的基因組包含的“異物”很少（人類(lèi)也有外源基因，但非常有限，主要通過(guò)轉座子和病毒獲得）。之前，微小的水生動(dòng)物——輪蟲(chóng)，是具有最多外源DNA的記錄保持者，為8%至9%。而現在水熊后來(lái)居上了。

　　我們之前就提到，水熊有一種特殊的能力：當遭遇極其惡劣的環(huán)境時(shí)，會(huì )慢慢失水變干，但當有適合的生存條件時(shí)，它又會(huì )蘇醒。研究人員懷疑可能正是這種能力，在“盜取’他人基因中發(fā)揮作用。當水熊變干，它們的基因組會(huì )斷裂。

　　當補充水分后，水熊細胞的細胞膜仍然會(huì )保持一段時(shí)間的“泄漏”狀態(tài)，當細胞快速地修復自己受損的DNA時(shí)，可能會(huì )將外界環(huán)境中的某些DNA帶到細胞中，嵌入自己的基因組中。因此，細胞膜“泄漏”、脫水干燥與DNA斷裂之間存在的關(guān)系，可能是水熊蟲(chóng)成為“大盜賊”的重要幕后推手。

　　對于水熊那些優(yōu)越的生存技能來(lái)說(shuō)，這些大量的外源基因可能起著(zhù)非常重要的作用。因為如果水熊們從能忍耐嚴苛環(huán)境的生物那里獲得了DNA，那么它們可能因此獲得忍耐嚴苛環(huán)境的能力。也就是說(shuō)，從細菌、真菌和植物盜取來(lái)的外來(lái)基因，可能已經(jīng)賦予水熊能在沸水、冷凍環(huán)境，甚至是宇宙真空條件下生存的能力。

　　關(guān)于水熊是如何設法湊齊這么多外源遺傳物質(zhì)的，進(jìn)一步的研究仍在進(jìn)行之中。研究人員表示，在未來(lái)，水熊基因的研究可能會(huì )有助于藥品、疫苗的開(kāi)發(fā)，使疫苗不再需要低溫保存，甚至可以當場(chǎng)脫水變干和復活，這對偏遠的農村診所或危機地帶（戰爭區）來(lái)說(shuō)，可以稱(chēng)得上是個(gè)絕對的福音。