地球最强悍动物测序的惊人发现

　　缓步动物（tardigrade），更常见的俗名是“水熊虫”，因为它看起来像可爱的多腿小熊。这种微小的动物对几乎所有的东西都有抵抗力：煮，冻，辐射，丢真空——它都很难死掉，可以说是地球上最强悍的生物之一。因此，生物学界对水熊虫不仅叹为观止，而且视之为研究瑰宝，期望它会带来可与果蝇相比拟的贡献。

　　最近，来自北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC）的研究人员，对这种几乎坚不可摧的缓步动物进行了基因组测序，并发现了一些他们意想不到的事情：它们基因组的一大部分——近六分之一或百分之17.5，是来自于外源DNA。

　　本文共同作者、UNC艺术与科学学院生物系教师BobGoldstein指出：“我们并不知道，一个动物的基因组，是由这么多的外源DNA组成。我们知道，许多动物都获得了外源基因，但我们不知道，它会发生到如此程度。”

　　这项工作，发表在十一月二十三日的《PNAS》，不仅提出了“外源基因和水熊虫在极端环境中的生存能力之间是否存在关联？”的问题，而且进一步延伸了“DNA是如何遗传的”的传统观念。

　　本文第一作者ThomasBoothby和Goldstein及其同事们发现，水熊虫获得的约6000个外源基因来自于细菌，但也来自于植物、真菌和细菌，通过一个被称为水平基因转移（horizontalgenetransfer）的过程——遗传物质在物种之间交换，而不是仅从亲本那里遗传DNA。之前另一个微观动物（称为轮虫rotifer）是具有最多外源DNA的记录保持者，但其具有的外源DNA只是水熊虫的大约一半。相比之下，大多数动物的基因组中，只有百分之一的基因组来自于外源基因。

　　Goldstein实验室博士后Boothby称：“可以生存在极端压力条件下的动物，可能特别容易获得外源基因——细菌的基因可能比动物更能承受压力。”毕竟，细菌在地球上最极端的环境中已经生存了数十亿年。

　　研究小组推测，DNA是随机地进入基因组，但是保留下来的基因，让水熊虫能够生存在恶劣的环境中，例如，把水熊虫放在零下80摄氏度冰箱一年，甚至十年后，在解冻后20分钟它又开始四处活动。

　　Boothby和Goldstein认为，当水熊虫处于极端的压力条件（如干燥条件或极端干燥）时，水熊虫的DNA断裂成小碎片。当细胞补充水份时，细胞膜和细胞核（DNA的保存之处），变得暂时泄漏，DNA和其他大分子可容易地通过。当细胞补充水分后，水熊虫不仅可以修复自己受损的DNA，而且也将来自不同物种的DNA嵌入自己的基因组中。

　　Boothby说：“我们想起生命树，遗传物质从亲本垂直传递下来。但是随着基因水平转移这个概念越来越被广泛接受，并且更广为人知，至少在某些生物体中，它正开始改变我们思考‘进化和遗传物质传递以及基因组稳定性’的方式。因此，我们不是考虑生命之树，而是可以考虑生命之网，以及从分支到分支的遗传物质交换。所以这是令人兴奋的。我们开始调整对于进化过程的理解。”