作者：新宇

脫水、極端溫度等環(huán)境壓力下，緩慢的動(dòng)物為了減少表面積，蜷縮起來(lái)，新陳代謝幾乎停止。

圖片來(lái)源：STEVE GSCHMEISSNER

緩步動(dòng)物是一種微小的八足動(dòng)物，也被稱為水熊蟲(chóng)，是已知的適應(yīng)性最強(qiáng)的動(dòng)物。它們生活在世界各地的苔蘚中，這使它們擁有另一個(gè)名字——苔蘚小豬。

近日，科學(xué)家第一次從原子層面對(duì)其如何在極端壓力下生存進(jìn)行了研究，相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》。

在脫水或極端溫度等環(huán)境壓力下，緩步動(dòng)物會(huì)進(jìn)入“隱生狀態(tài)”，它們蜷縮起來(lái)以縮小表面積，形成所謂的“tun”狀態(tài)，新陳代謝幾乎停止。在這種狀態(tài)下，它們可以在無(wú)水的情況下生存幾十年，忍受高劑量的伽馬射線和X射線輻射，并能在-272℃~150℃的溫度下生存。此外，它們還在太空的真空中輕松度過(guò)了10天。

在其他大多數(shù)生物體中，這類環(huán)境壓力會(huì)破壞細(xì)胞中的DNA，但緩步動(dòng)物有一種損傷抑制蛋白（Dsup），能以某種方式保護(hù)DNA。西班牙馬德里植物生物技術(shù)和基因組學(xué)中心Marina Minguez-Toral團(tuán)隊(duì)對(duì)Dsup和DNA之間的相互作用進(jìn)行了模擬，并作出了解釋。

該團(tuán)隊(duì)模擬了一個(gè)由兩個(gè)Dsup分子和DNA組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由超過(guò)75萬(wàn)個(gè)原子組成，需要在超級(jí)計(jì)算機(jī)上“日復(fù)一日”地運(yùn)行?！懊總€(gè)原子的運(yùn)動(dòng)方程必須被求解5000萬(wàn)次才能得到持續(xù)100納秒的模擬?！盡inguez-Toral說(shuō)。

研究人員表示，模擬系統(tǒng)中蛋白質(zhì)所有原子及其靜電的相互作用表明，Dsup蛋白質(zhì)“本質(zhì)上是無(wú)序的”，而且高度靈活，這使得它能夠調(diào)整其結(jié)構(gòu)以精確適應(yīng)DNA的形狀。

Minguez-Toral表示，正負(fù)電荷吸引下的靜電效應(yīng)決定了Dsup在與DNA相互作用時(shí)結(jié)構(gòu)變化的動(dòng)力學(xué)。“我們相信這種電屏蔽對(duì)保護(hù)DNA免受輻射影響是至關(guān)重要的。”

明確緩步動(dòng)物如何忍受極端環(huán)境非常有用?！澳壳拔覀冋诜e極研究相關(guān)原理在穩(wěn)定藥物和抗逆性作物上的作用?！泵绹?guó)懷俄明大學(xué)Thomas Boothby說(shuō)。

其他可能的應(yīng)用包括癌癥治療以及未來(lái)技術(shù)應(yīng)用。Boothby說(shuō)，下一階段將改造其他生物體中的所有細(xì)胞，蛔蟲(chóng)和果蠅似乎是很好的候選體。

然而，Minguez-Toral和同事Luis Pacios指出，目前尚不明確Dsup進(jìn)化的原因，在開(kāi)始考慮改造整個(gè)生物體細(xì)胞之前，需要先弄清這一點(diǎn)。（辛雨）

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