研水熊蟲「永生」之謎 助人類研防輻射

前陣子，內地社交平台盛傳一個說法：「中國科學家已掌握核戰爭生還的關鍵。」這說法是否屬實尚不可知，不過這關鍵並非是我們想像中的高科技產物，而是一種僅有1毫米長的小動物——水熊蟲。

水熊蟲其實是緩步動物（Tardigrade）的別稱，平均體長為0.3毫米至0.5毫米，大部分不超過1毫米，身體由頭部和四個體節組成，身體有角質層覆蓋，看上去跟蠕蟲有些類似，與蠕蟲不同的是，水熊蟲有四對腳，末端有爪子、吸盤或腳趾，看上去行動緩慢而笨拙。水熊蟲分布於世界各地，主要生活在淡水的沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中，少數種類生活在海水的潮間帶，故也被叫做苔蘚豬moss piglet。

不怕極端環境 遇水能復活

水熊蟲最為人所道的是牠超強的生存能力，牠幾乎能在任何極端環境中生存，無論是極端高溫、低溫、還是暴露在高輻射下都不會受到影響，就連在太空中生存也不在話下。最不可思議的是，在缺水環境下，水熊蟲會進入休眠狀態，就像冬眠的棕熊會將身體的代謝降到最低一樣。

水熊蟲甚至能讓自己的生命「暫停」，當完全脫水時，牠們會縮起頭和八條腿，捲成一個小球，然後進入深度休眠狀態，幾乎等同於無生命跡象，只要再次接觸到水，牠們又會奇跡般地復活。這種改變自身生命狀態的能力稱為隱生。

水熊蟲的一系列特徵讓牠成為了人類眼中最接近永生的生物，一系列研究就此展開。

2007年，歐洲太空總署FOTON-M3的無人太空任務中，沒有穿航天服保護的水熊蟲暴露在低地球軌道的真空和高輻射環境十天後，回到地球再次被放入有水的環境，竟然有超過68%的個體在高能紫外線輻射下倖存，甚至有許多自行產下了胚胎，反映其繁衍能力亦不受輻射影響；2011年，意大利的科學家將緩步動物與其他極端微生物送入太空，發現微重力和宇宙輻射對緩步動物的飛行影響不大。2019年，以色列「創世紀」號月球探測器因失誤令大量用於實驗的水熊蟲散布到月球表面，學者推測這些水熊蟲雖然並未完全死去，但在無水的月球表面也難以「復活」。

事件引起大家好奇：能不能將這些水熊蟲收集起來，帶回地球使牠們復活，研究牠們究竟為何可以抵抗輻射？

三種生物機制 修復DNA

日前，中國科學家成功研究了水熊蟲的抗輻射機制，並建立了河南高生熊蟲（水熊蟲的一種）實驗室培養體系。他們發現了耐受超強輻射的關鍵機制，並將研究成果發表在《科學》（Science）期刊。這項研究為人類了解輻射耐受機制開啟了新的可能性，具有重要價值。

研究團隊對河南高生熊蟲在多種極端環境（如超強輻射、低濕等）下的耐受特性進行了表徵研究，發現其可耐受高達5,000 Gy 的γ射線輻射，而人的輻射致死劑量僅為5 Gy；隨後該團隊產出了水熊蟲基因組圖譜，註釋得到14,701個編碼蛋白的基因，均勻分布於6條染色體。

研究發現，河南高生熊蟲的輻射耐受機制歸為三大類：一是從細菌、真菌、植物水準轉移到水熊蟲的外來基因，賦予其特殊的抗逆能力，如生成甜菜色素進而清除活性氧。活性氧類是生物有氧代謝過程中的一種副產品，包括氧離子、過氧化物和含氧自由基等，過高的活性氧水準會對細胞和基因結構造成損壞。

二是緩步動物特異蛋白傾向於高度無序，通過液-液相分離促進DNA損傷修復等過程 。當受到γ射線等輻射時，電子會被從組成原子中擊出，使其電離。電離會導致DNA螺旋斷裂，有時還會引發癌性腫瘤。研究團隊發現，水熊蟲能夠製造一種名為 TRID1 的特殊蛋白，快速修復這種DNA損傷。

三是與其他門類共有的古老蛋白在水熊蟲中具有特殊的輻照響應模式，水熊蟲可以通過BCS1和NDUFB8兩種蛋白幫助修復DNA 。

最令科研人員興奮的是，他們發現在水熊蟲中起抗輻射作用的分子轉入人源細胞（包括正常細胞，瘤細胞和癌細胞）後，可以顯著提升其抗輻射能力，也許未來真的能夠幫助人類發展出新的輻射防護策略。

●文鯉