科學家發現「水熊蟲」缺水也能活過來的秘密

被稱為「水熊蟲」的緩步動物門（Tardigrade），是一類小型動物，身長半毫米，牠們在面對極端環境時會「玻璃化」進入隱生狀態（cryptobiosis），停止新陳代謝，待環境適宜時再復甦。實驗顯示牠們能夠抵受極端低溫、高溫、高壓、對人而言致命的游離輻射，甚至可以在缺水、真空的狀態下存活。

一直有科學家研究這種「地表最強生物」，希望了解牠們如何在極端環境下存活。去年有日本科學家從水熊蟲身上發現一種基因，能夠產生保護細胞DNA減少受X光破壞的蛋白質。

耐旱機制新發現

至於耐旱方面，有科學家猜測牠們利用海藻糖（trehalose）來生存，因為一些生物是靠海藻糖來在缺水環境下生存。不過有些耐旱的動物似乎不靠這種糖，而且水熊蟲是否使用海藻糖亦成疑問——有研究顯示水熊蟲只有少量海藻糖，亦有研究未能在所有品種的水熊蟲身上發現海藻糖。

科學家過往亦發現，不同品種的水熊蟲在面對缺水環境時，存活率並不相同，差別在於乾燥的速度。而且如果水份流失得太快，所有水熊蟲都無法活過來。這個結果顯示，水熊蟲需要時間去製造一些保護物質，以回應環境變化。

日前在期刊《Molecular Cell》上發表的一篇論文指出，其實水熊蟲是靠一種無穩定構型蛋白質（IDP）來回應極端環境，並發現了有關基因。

尋找水熊蟲「異能」基因

研究人員首先檢視當水熊蟲變乾時會啟動有哪些基因，從中列中一些「候選基因」，當中有些會製造水熊蟲特有的多種IDP（研究人員稱之為TDPs）。

為了測試水熊蟲是否需要TDPs來抵受乾旱，研究人員利用RNA干擾技術，抑制水熊蟲身上的有關基因，再進行實驗。結果發現，在有水的環境下牠們存活率不受影響，但在脫水狀態下存活率明顯大受影響，顯示TDPs對於水熊蟲在缺水環境下生存非常重要。

以往有科學家認為，水熊蟲耐受各種極端環境的能力，最初源自牠們可以在脫水狀態生存。這種稱為「交叉耐受性」（cross-tolerance）的現象在不同生物上亦有相關研究，但未有共識。

研究團隊也嘗試測試水熊蟲有沒有「交叉耐受性」，他們研究水熊蟲在冷凍環境下的狀態，發現在冷凍過程中製造的蛋白質有別，而且抑制了有關基因後未有大幅降低其存活率，顯示水熊蟲面對不同環境的存活機制之間，關係比過往認為的小。

發現或有助儲存疫苗

論文提到，很多關於隱生現象研究的目的，是辨別能保護重要生物物質的蛋白質及分子。研究團隊為了測試TDPs是否好的保護物質，他們改造了一些酵母和細菌，使其可以製造其中一些TDPs，並比較其在缺水環境下的表現。

由於當中有些基因會減慢生長速度，研究人員排除了這些基因。實驗結果顯示，數種TDPs足以令酵母乾燥耐受性提升近100倍，在細菌上亦有類似作用。研究人員希望今次的發現，能夠成為未來研究的基礎。

除了讓我們更了解水熊蟲外，這項研究有甚麼用途？其中一位論文作者Thomas C. Boothby 表示，科學家未來可能使用TDPs去保護疫苗及其他藥物，使其在脫水狀態下可以於室溫保存，無須冷藏，方便運輸和儲存。

沒有參與是次研究的德國生物學家Ralph O. Schill認為這項發現很重要，他表示希望看到在不同品種的水熊蟲上進行類似實驗，因為不同品種的水熊蟲在面對乾燥過程的反應可能有別。