緩步動物基因揭示了他們瘋狂生存技能的奇怪歷史

緩步動物因其極強的耐久性而與動物王國的大部分動物區分開來，這以幫助這些微小的生物在煮沸后幸存下來而聞名，冷凍,輻照和用槍開火，以及其他侮辱。

為了更好地了解這些超能力，科學家們已經確定了許多可能有助于緩步動物生存技能的單個基因。然而，不太清楚的是更大的圖景：所有這些驚人的改編在哪里、如何以及為什么演變？

在一項新的研究中，研究人員對這段令人驚訝的復雜歷史有了更多的了解，這表明古代緩步動物兩次從海洋環境過渡到陸地環境，隨后在陸地上“進行了多次獨立的適應以應對干旱”。

今天，緩步動物遍布全球，在海洋和陸地的廣泛環境中茁壯成長，從深海泥漿和南極巖石到山脈、熱帶雨林和花園。

緩步動物也被稱為“水熊蟲”和“苔蘚仔豬”，已成為科學界已知的最具彈性的動物之一，甚至表現出在空間真空.

它們許多生存壯舉的關鍵是無水生物，這是一種休眠狀態，在這種狀態下，緩步動物可以可逆地停止新陳代謝，幫助它們承受幾乎完全的干燥。

以前的研究已經鑒定出緩步動物特有的多個基因家族，并顯示出與缺水導致的極端代謝停滯有關，稱為無水生物，包括幾個與熱溶性蛋白質相關的基因，以及一些也存在于其他動物中的抗應激基因。

然而，盡管有這些見解，但根據新研究的作者的說法，迄今為止，大多數緩步動物譜系的研究幾乎沒有產生任何數據，這在我們對緩步動物進化和生態學的知識中留下了重大空白。

為了解決這個問題，作者確定了來自13個緩步動物屬的六個基因家族的序列，包括兩個主要類別的成員 - 真緩步動物和異遲步動物 - 讓研究人員為這些緩步動物群體建立了第一個進化樹。

由于無水生物可能對陸生緩步動物比對它們的海洋親戚更有用，研究人員希望發現這些家族的基因復制與緩步動物棲息地變化之間的聯系。

“當我們開始這項工作時，我們期望發現每個分支都會清楚地圍繞古代重復進行分組，幾乎沒有獨立的損失。慶應義塾大學生物科學家詹姆斯·弗萊明告訴印第安納大學生物學家凱西·麥格拉思（Casey McGrath）在對這篇論文的評論中.“這將幫助我們輕松地將它們與對現代棲息地和生態的理解聯系起來。

“這是一個直覺的假設，”弗萊明增加，“從理論上講，這些與干燥相關的基因重復的進化應該包含這些生物的生態歷史的殘余，盡管實際上，這被證明過于簡單化了。

弗萊明和他的同事們說，他們對在這些基因家族中發現的許多獨立重復感到驚訝，這表明與無水生物相關的基因的進化比以前認為的要復雜得多。

“我們發現的更令人興奮：一個獨立的收益和損失的復雜網絡，不一定與現代陸地物種生態相關，”弗萊明說.

基于基因家族在兩個主要緩步動物類別中的分布，研究人員認為，在緩步動物的歷史上，從海洋棲息地到陸地棲息地有兩個獨立的轉變，一次是真緩步動物的祖先，一次是異速步動物。

研究人員說，雖然這項研究有助于提高我們對緩步動物無水生物歷史的了解，但我們仍然有很多不了解的地方。他們補充說，缺乏清晰度的部分原因是來自一些關鍵緩步動物譜系的數據很少或不存在。

“不幸的是，我們沒有來自幾個重要家族的代表，例如Isohypsibiidae （Isohypsibiidae），這確實限制了我們堅持結論的堅定程度，“弗萊明說.“有了更多的淡水和海洋緩步動物樣本，我們將能夠更好地欣賞該群體陸地成員的適應能力。

然而，這說起來容易做起來難，特別是考慮到追蹤緩步動物類型的困難。Tanarctus bubulubus例如，它太小了，沒有放大鏡就看不到，只生活在北大西洋深處的泥濘中。

“希望通過地球生物基因組計劃進行的大規模測序計劃將穩步彌合我們理解中的這一差距，我很高興看到這一努力繼續下去，”弗萊明說說.

該研究發表在基因組生物學與進化.

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