從6000多米高的喜馬拉雅山脈到4000多米深的海溝，從超過沸點(diǎn)的水溫到凍在冰川里30年，它們能安然存活?！皢市牟】瘛钡目茖W(xué)家們甚至把它們帶上太空，暴露在高劑量輻射的真空中10天，它們還能照常繁殖。這種世界上生命力最頑強(qiáng)的生物門類就是緩步動(dòng)物門（Tardigrade），它們更為人熟知、也更“萌”的名字是水熊蟲（water bear）。

科學(xué)家們一直在試圖揭秘水熊蟲頑強(qiáng)的生存能力，尤其是水熊蟲的“泡發(fā)”過程：在極端干旱的情況下，水熊蟲的細(xì)胞會(huì)完全脫水，但一旦接觸到水，水熊蟲的生命活動(dòng)又會(huì)完全復(fù)蘇。美國(guó)北卡羅來納大學(xué)（UNC）發(fā)表在最新一期《細(xì)胞分子學(xué)》（Molecular Cell）上的文章指出，一種叫做無序蛋白（disordered protein）的物質(zhì)可能是解開謎團(tuán)的一把鑰匙。在脫水狀態(tài)，水熊蟲細(xì)胞內(nèi)的無序蛋白會(huì)給其他關(guān)鍵的分子，比如其他蛋白質(zhì)，筑起一層玻璃狀的保護(hù)殼，直到缺水狀態(tài)解除。

水熊蟲泛指緩步動(dòng)物門下的幾千種水生生物，大小從0.1毫米到1.5毫米不等，共有4對(duì)足，因?yàn)樯婺芰?qiáng)大，幾乎無處不在?？茖W(xué)家在早期就已發(fā)現(xiàn)水熊蟲的這種特性并對(duì)此展開研究。2007年9月，瑞典克里斯蒂安斯塔德大學(xué)生態(tài)學(xué)家K.IngemarJ?nsson為了讓水熊蟲挑戰(zhàn)更惡劣的環(huán)境，拜托歐洲航天局（ESA）把兩個(gè)品種的水熊蟲帶入了一艘俄羅斯無人太空飛船，代號(hào)為Tardis(Tardigrades in space，與著名科幻英劇Doctor Who中的時(shí)光機(jī)器同名）。

當(dāng)太空飛船抵達(dá)近地軌道時(shí)，實(shí)驗(yàn)正式啟動(dòng)，水熊蟲被分為4組。其中一組水熊被安置在了真空環(huán)境中，但不受任何輻射侵襲。另外2組被暴露在真空和一種輻射的環(huán)境中（其中一組的輻射為A紫外線，另一組為B紫外線）。最后一組被暴露在真空和兩種輻射疊加的環(huán)境中。十天后幾乎所有的水熊蟲都“干涸”了。但他們?cè)谔诊w船中接觸到一點(diǎn)點(diǎn)水后，四組水熊蟲都迅速“復(fù)活”了。幾天后，B紫外線組的生存率跌至10%-15%，而綜合輻射組無一幸存，但這些早逝的水熊蟲也在死亡前繁殖出了正常的后代。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓科學(xué)家們更迫切地期望找到水熊蟲頑強(qiáng)存活的秘方。他們推測(cè)，水熊蟲中可能存在一些特殊的耐脅迫物質(zhì)，比如一些特殊的蛋白質(zhì)?？购岛涂馆椛淠芰κ欠浅?shí)用的“超能力”。如果能把水熊蟲的抗旱秘方轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物和疫苗上，農(nóng)作物就能適應(yīng)更干旱的環(huán)境，疫苗則可以方便地干燥貯存、運(yùn)輸，免去了冷凍的成本。而抗輻射能力更是令人遐想：在未來可能的太空旅行、火星移民計(jì)劃中，太空輻射都是一道令人頭疼的阻礙。如果人類向水熊蟲學(xué)習(xí)到抗輻射能力，就有了在太空間旅行的資本。

學(xué)界首先在抗輻射能力上打開了突破口。2015年，就是北卡羅來納大學(xué)的這個(gè)團(tuán)隊(duì)在水熊蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)一部分外源基因，他們認(rèn)為水熊蟲之間存在高水平的基因橫向轉(zhuǎn)移（HGT)現(xiàn)象，從而讓水熊蟲不斷吸收抵御極端環(huán)境的基因。

然而，這一結(jié)論遭到質(zhì)疑，許多學(xué)者認(rèn)為是該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)樣本受到了污染，2016年，日本東京大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)指出，他們并沒有在水熊蟲上發(fā)現(xiàn)基因橫向轉(zhuǎn)移，但發(fā)現(xiàn)了一種抗輻射的特殊蛋白Dsurp(damage suppressor,傷害防御機(jī)制），它能在輻射環(huán)境中對(duì)DNA和其他核心分子進(jìn)行保護(hù)。研究者將這種帶有特殊蛋白植入人類細(xì)胞的DNA中，并將這些修改過的細(xì)胞暴露在X射線下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是X射線誘發(fā)的DNA損傷降低了大約40%，細(xì)胞的輻射抵御能力也得到了整體提升。

這次，UNC又發(fā)現(xiàn)了另一種蛋白質(zhì)“金鐘罩”，可以在缺水時(shí)期保護(hù)水熊蟲細(xì)胞。這是一類名為固有無序蛋白（IDP）的蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)各類水熊蟲開始變干燥時(shí)，他們要么開始持續(xù)生成無序蛋白，要么生成蛋白的TDP基因開始高水平表達(dá)。無序蛋白和一種名叫海藻糖的糖類合作，在干燥的細(xì)胞體內(nèi)形成非晶態(tài)固體（non-crystalline amorphous solid，又稱玻璃體，可看作過冷液體，如玻璃、松香、明膠等）。這個(gè)玻璃金鐘罩將一些核心分子，比如其他蛋白質(zhì)包裹住，防止他們變性、溶解和分解。研究人員認(rèn)為無序蛋白在水熊干燥的進(jìn)程中充當(dāng)了一名“功能性調(diào)節(jié)者”，幫助水熊蟲細(xì)胞在玻璃化狀態(tài)和遇水復(fù)蘇狀態(tài)間切換。

為了測(cè)試水熊蟲的蛋白質(zhì)金鐘罩在其他生物中的表現(xiàn)，他們重新編輯了酵母菌和細(xì)菌的基因，使他們開始分泌水熊蟲特有的一種固有無序蛋白，CAHS蛋白。酵母菌和細(xì)菌的抗干旱能力都大大提高。這證明了水熊蟲的抗干旱秘方可以被其他原核和真核生物“借用”。

現(xiàn)在你是不是也很想見識(shí)一下這種神奇的生物呢？根據(jù)BBC一篇科普文章的指南，只要你采下一塊苔蘚，把苔蘚泡在水里，接著把苔蘚里的水瀝出來，放到顯微鏡下，你就能看到頑強(qiáng)的水熊蟲了。