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2023-07-30 05:36

科学家们从西伯利亚永久冻土中唤醒了一只46000年前的蛔虫

一只在西伯利亚永久冻土深处假死了46000年的雌性微型蛔虫已经复活,并开始在实验室的培养皿中产卵。

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通过对这种瑞普·凡·温克尔蛔虫的基因组测序,科学家们发现它是一种新的线虫物种,这一研究结果发表在周四的《公共科学图书馆·遗传学》杂志上。今天,线虫是地球上最普遍的生物之一,栖息在土壤、水和海底。

“绝大多数线虫物种都没有被描述过,”没有参与这项研究的佛罗里达大学(University of Florida)线虫学家威廉·克罗(William Crow)在一封电子邮件中写道。他说,这种古老的西伯利亚蠕虫可能是一种已经灭绝的物种。“然而,它很可能是一种常见的线虫,还没有人有时间描述。”

科隆大学动物研究所的小组组长、该研究的作者之一菲利普·希弗(Philipp Schiffer)说,除了时间旅行线虫的“哇”因素之外,研究这些微小的纺轴状生物如何进入休眠状态以在极端环境中生存还有一个实际的原因。这项工作可能会更多地揭示,在分子水平上,动物如何适应因全球气温飙升和天气模式变化而导致的栖息地变化。

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希弗在一封电子邮件中写道:“我们需要知道物种是如何通过进化适应极端环境的,这样也许可以帮助今天活着的物种和人类。”

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科学家们早就知道,一些微小的生物能够暂停生命,在恶劣的环境中生存下来,通过将新陈代谢减慢到无法察觉的水平,进入最深的睡眠,这一过程被称为隐生。

早在1936年,人们就在俄罗斯贝加尔湖以东的永久冻土中发现了一种存活了几千年的甲壳类动物。2021年,研究人员宣布,他们在西伯利亚永久冻土中生活了2.4万年后,复活了古老的蛭形轮虫,这是一种微小的多细胞动物。

之前的复活记录是由一种南极物种创造的,它在几十年后就开始扭动了。

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这种被称为Panagrolaimus kolymaensis的新型线虫打破了数万年的休眠记录。线虫所在的冻土来自一个古老的地鼠洞,从地表下约130英尺处挖掘出来。科学家们使用放射性碳测年法确定土壤的年龄为4.6万年,前后相差一千年。

《公共科学图书馆·遗传学》(PLOS Genetics)的联合编辑、北卡罗来纳大学教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill)趋同科学研究所(Institute for convergence Science)主任格雷戈里·科本哈弗(Gregory Copenhaver)说:“它能存活这么久是一件令人震惊的事情。”他指出,过去的46000年一直延伸到之前的地质时代,即更新世,“他们发现的这个单一的有机体,即实际的个体,在那段时间里一直活着。”

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希弗说,让这些生物复活的方法相当简单。研究人员解冻土壤,注意不要太快加热土壤,以免把线虫煮熟。然后蠕虫开始蠕动,在实验室的培养皿中吃细菌并繁殖。

科学家们继续从这种线虫中培养出100多代,这种线虫在没有配偶的情况下通过一种被称为孤雌生殖的过程进行繁殖。

让研究人员感兴趣的不仅仅是标本的年龄,还有它是如何进入一种不确定状态的。

通过实验,他们发现,像另一种微小的蛔虫秀丽隐杆线虫一样,如果在深度冷冻之前暴露在轻度干燥的条件下,这种新的线虫物种在冷冻和干燥中存活得更好。在这个预处理过程中,线虫开始分泌一种叫做海藻糖的糖,这种糖可能有助于保护它们的DNA、细胞和蛋白质不被降解。

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该研究的共同负责人Teymuras Kurzchalia是马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的荣誉教授,他说,正在努力解开哪些蛋白质是这一过程所必需的,使用的工具可以沉默或敲除基因。

库尔兹查利亚说:“关于耐干燥的机制,我们还有很多需要了解的。”

研究人员还很好奇,一个有机体的生存和复活时间是否有限制,如果通常在几周内生存、繁殖和死亡的动物可以延长几个世纪或几千年,这对进化甚至灭绝的概念意味着什么。

这种46000岁的线虫物种的正常寿命只有一到两个月。

希弗说:“我们可以说它们是活的,因为它们会移动,吃培养皿上的细菌,然后繁殖。”