撰文：斯蒂芬妮·帕帕斯             2022年9月14日

缓步动物可以进入隐生环境以承受极端温度和湿度。

图片：库存中的自然/ Alamy Stock Photo）

微小的缓步动物可以在会杀死大多数其他生命形式的条件下生存。通过排出体内的水，变成一个看似没有生命的球，称为“桶”，它们进入一种干涸的假死状态。在这种状态下，它们可以在没有食物和水的情况下生存数十年，并能承受极端的温度、压力甚至是太空真空。然而，关于是什么驱动了这种保护机制，以及是什么让缓步动物不屈服于长期干燥的压力，我们知之甚少。

现在，一项新的研究揭示了，缓步动物如何在没有任何水的情况下生存：独特的蛋白质将缓步动物细胞的内部变成凝胶，从而防止小动物的细胞膜起皱和塌陷。这种策略与其他可以在干旱期生存的动物中看到的策略完全不同。

事实上，“在其他耐干燥生物中没有报道过这种蛋白质，”领导这项新研究的东京大学生物学家国枝武和说，该研究于 9 月 6 日发表在《公共科学图书馆生物学》杂志上。

缓步动物，也被称为水熊或苔藓仔猪，是一组具有丰满身体,和八只腿末端不成比例地精致的爪子的微观动物。它们以弹性着称，能够在暴露于太空、冰冻温度和沸腾一小时后幸存下来（尽管它们可能会因长时间暴露于热水而死亡）。

长期以来，科学家们一直对缓步动物如何做到这一点感兴趣。许多可以在长时间干燥下存活的动物，例如被称为盐水虾的水生甲壳类动物，使用称为海藻糖的糖，将它们的细胞基本上冻结成玻璃状状态，以保护它们的内部运作，直到动物再次暴露于水中。

但是缓步动物没有太多的海藻糖，它们所拥有的是其他动物中没有的大量蛋白质。这些蛋白质很难理解，因为在非桶状缓步动物中，它们显得杂乱无章。尽管 2017 年的一项基因研究发现，这些无序蛋白质中的一些，似乎促进了干燥的缓步动物的玻璃态 ，就像海藻糖在其他动物身上一样。

这项新研究的重点，是一组称为细胞质丰富的热溶性（CAHS）蛋白的，缓步动物特异性蛋白。在缓步动物中，这些蛋白质漂浮在细胞质周围，或充满细胞的液体。国枝武和和他的同事十年前发现了这些蛋白质，其他研究小组发现这些蛋白质与缓步动物在干燥过程中的生存有关，但没人知道怎么做。

国枝武和和他的团队最终在寻找能够在压力下改变形态的缓步动物蛋白时，重新回到 CAHS 蛋白上。他们确定了 300 多种，其中包括 CAHS 蛋白。

为了了解 CAHS 蛋白在胁迫下保护缓步动物的作用，研究人员将携带 CAHS 的细胞脱水并分析了蛋白质的变化。他们发现，当细胞受到干燥威胁时，这些蛋白质会凝聚，形成细丝网络。这些细丝支撑着细胞，将细胞质转化为凝胶状状态，并防止细胞在水浸出时塌陷。这种凝结在几分钟内就发生了，并且以同样快的速度逆转。在补液的六分钟内，一个细胞可以重新启动并正常运行。

在他们的实验中，研究人员发现 CAHS 可以使昆虫细胞对干燥更有抵抗力，但那些 CAHS 增强的细胞仍然不如缓步动物细胞那么坚韧。这意味着 CAHS 并不是单独工作，国枝武和告诉《生活科学》。

“对我来说，很明显需要其他因素来重现缓步动物的耐受能力，”他说。

幸运的是，有很多缓步类蛋白质可供研究。研究人员确定了 300 多种对压力有反应的物质。国枝武和说，未来的研究结果可能会在缓步动物之外有应用——例如，帮助科学家开发更好的防腐剂，以提高疫苗和药物的保质期。