缓步动物基因揭示了他们疯狂生存技能的奇怪历史

缓步动物因其极强的耐久性而与动物王国的大部分动物区分开来，这以帮助这些微小的生物在煮沸后幸存下来而闻名，冷冻,辐照和用枪开火，以及其他侮辱。

为了更好地了解这些超能力，科学家们已经确定了许多可能有助于缓步动物生存技能的单个基因。然而，不太清楚的是更大的图景：所有这些惊人的改编在哪里、如何以及为什么演变？

在一项新的研究中，研究人员对这段令人惊讶的复杂历史有了更多的了解，这表明古代缓步动物两次从海洋环境过渡到陆地环境，随后在陆地上“进行了多次独立的适应以应对干旱”。

今天，缓步动物遍布全球，在海洋和陆地的广泛环境中茁壮成长，从深海泥浆和南极岩石到山脉、热带雨林和花园。

缓步动物也被称为“水熊虫”和“苔藓仔猪”，已成为科学界已知的最具弹性的动物之一，甚至表现出在空间真空.

它们许多生存壮举的关键是无水生物，这是一种休眠状态，在这种状态下，缓步动物可以可逆地停止新陈代谢，帮助它们承受几乎完全的干燥。

以前的研究已经鉴定出缓步动物特有的多个基因家族，并显示出与缺水导致的极端代谢停滞有关，称为无水生物，包括几个与热溶性蛋白质相关的基因，以及一些也存在于其他动物中的抗应激基因。

然而，尽管有这些见解，但根据新研究的作者的说法，迄今为止，大多数缓步动物谱系的研究几乎没有产生任何数据，这在我们对缓步动物进化和生态学的知识中留下了重大空白。

为了解决这个问题，作者确定了来自13个缓步动物属的六个基因家族的序列，包括两个主要类别的成员 - 真缓步动物和异迟步动物 - 让研究人员为这些缓步动物群体建立了第一个进化树。

由于无水生物可能对陆生缓步动物比对它们的海洋亲戚更有用，研究人员希望发现这些家族的基因复制与缓步动物栖息地变化之间的联系。

“当我们开始这项工作时，我们期望发现每个分支都会清楚地围绕古代重复进行分组，几乎没有独立的损失。庆应义塾大学生物科学家詹姆斯·弗莱明告诉印第安纳大学生物学家凯西·麦格拉思（Casey McGrath）在对这篇论文的评论中.“这将帮助我们轻松地将它们与对现代栖息地和生态的理解联系起来。

“这是一个直觉的假设，”弗莱明增加，“从理论上讲，这些与干燥相关的基因重复的进化应该包含这些生物的生态历史的残余，尽管实际上，这被证明过于简单化了。

弗莱明和他的同事们说，他们对在这些基因家族中发现的许多独立重复感到惊讶，这表明与无水生物相关的基因的进化比以前认为的要复杂得多。

“我们发现的更令人兴奋：一个独立的收益和损失的复杂网络，不一定与现代陆地物种生态相关，”弗莱明说.

基于基因家族在两个主要缓步动物类别中的分布，研究人员认为，在缓步动物的历史上，从海洋栖息地到陆地栖息地有两个独立的转变，一次是真缓步动物的祖先，一次是异速步动物。

研究人员说，虽然这项研究有助于提高我们对缓步动物无水生物历史的了解，但我们仍然有很多不了解的地方。他们补充说，缺乏清晰度的部分原因是来自一些关键缓步动物谱系的数据很少或不存在。

“不幸的是，我们没有来自几个重要家族的代表，例如Isohypsibiidae （Isohypsibiidae），这确实限制了我们坚持结论的坚定程度，“弗莱明说.“有了更多的淡水和海洋缓步动物样本，我们将能够更好地欣赏该群体陆地成员的适应能力。

然而，这说起来容易做起来难，特别是考虑到追踪缓步动物类型的困难。Tanarctus bubulubus例如，它太小了，没有放大镜就看不到，只生活在北大西洋深处的泥泞中。

“希望通过地球生物基因组计划进行的大规模测序计划将稳步弥合我们理解中的这一差距，我很高兴看到这一努力继续下去，”弗莱明说说.

该研究发表在基因组生物学与进化.

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