水熊蟲新生存技能!缺水細胞除了玻璃化,還會「小熊軟糖化」

作者 | 發布日期 2022 年 09 月 18 日 13:36 | 分類 科技趣聞 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


號稱地表最強生物的水熊蟲,具有超強存活力,命途也相當多舛,必須不斷面對科學家提供的一道道殘酷試驗。根據日本東京大學研究,為了避免自己變得乾枯,水熊蟲又多出一項生存技能,那就是化身為「水熊軟糖」。

東京大學生物科學系副教授 Takekazu Kunieda 表示,水對目前所知的生命是必不可缺的東西,但水熊蟲可以在沒水的情況下生活幾十年,關鍵在於牠們的細胞如何在脫水過程中處理這種壓力。

Kunieda 指出,當水離開細胞時,某種蛋白質必須細胞維持體力,好讓身體支撐下去。經過幾種不同種類的測試後,研究人員發現水熊蟲獨有的 CAHS(cytoplasmic-abundant heat soluble)蛋白,能保護牠們的細胞免於脫水狀態。

許多蛋白質當在水中或生物體內時,會變得鬆弛,像海帶般翩翩起舞。在這種充滿水份的環境下,許多不同種類的蛋白質會形成凝膠;一旦外在條件過於乾燥,蛋白質就會變硬,萎縮成一個扭曲、毫無反應的東西。

然而,水熊蟲的蛋白質有一種超級力量,當外在條件炎熱和乾燥時,這種凝膠會變僵硬但維持彈性,以保護水熊蟲的細胞並生存下去。只要條件足夠濕潤,蛋白質就會再度慢慢鬆弛,讓細胞恢復正常功能。

雖然水熊蟲兩大技能「小熊軟糖化」和「玻璃化」非常不同,研究人員認為,每一種水熊蟲面臨的威脅都不同,因此延伸不同的生存技能是可能的,關鍵在於如何進入隱生狀態,保護自己。

過去科學家曾測試水熊蟲對極端環境的耐受度,該論文作者 Thomas C. Boothby 表示,當動物處於完全乾燥狀態時,水熊蟲特有的蛋白質會「玻璃化」,許多學者認為海藻糖(trehalose)是水熊蟲能極度抗旱的原因。

但在新報告中,研究作者指出,水熊蟲中的 CAHS 蛋白會在乾旱時形成凝膠狀的絲狀物,這些絲狀物形成網狀,在細胞脫水時支撐形狀,而這個過程是可逆的,所以當水熊蟲細胞重新水化時,絲狀物將以一種不會對細胞造成過度壓力的速度退去。

同時,該作者還提供證據,證明這種凝膠蛋白對人類細胞的功能有限,所以人類無法小熊軟糖化。Kunieda 和他的研究團隊也希望這份報告有助於找出更溫和的生物材料保存方法,如果成功,這將有助於延長藥品、研究材料、甚至等待移植器官的保存期。

(首圖來源:shutterstock)

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