深海水虱是一類生活在深海中的甲殼動物,因保持世界上最長的絕食時間紀錄(可達5年以上)而聞名。近日,我國科研人員揭示了這類生物耐饑餓的生理適應特征及其調控能量消耗的分子機制,為深海生物適應極端環境研究提供了全新視角。
相關研究成果于北京時間6月5日在線發表在國際學術期刊《細胞》上。
中國科學院海洋研究所聯合香港中文大學和西北工業大學等單位,通過多層次組學數據聯合分析以及生物學功能驗證,發現深海水虱通過“儲能”和“降耗”相結合的雙重適應性策略,緩解體型巨大帶來的高能量需求與深海食物匱乏之間的矛盾。
研究發現,一方面,深海水虱的胃占約三分之二的身體體積,可用于機會性儲存大量食物,并緩慢消化;另一方面,當攝入的食物被消化吸收后,其極低的基礎代謝率能夠減緩能量消耗,延長營養物質的利用時間。

深海水虱的超強耐餓機制解析。(受訪單位供圖)
“極低基礎代謝率的背后,是一套與外源獲得的能量代謝基因ND1相關的分子機制支撐。”中國科學院海洋研究所研究員袁劍波介紹。
研究以斑馬魚為試驗對象進行功能驗證。結果顯示:在常溫環境下,敲入ND1基因的斑馬魚代謝加快,相較于對照組存活時間較短;在模擬深海的低溫條件下,敲入ND1基因的斑馬魚代謝水平降低,并相較于對照組可延長37%的存活時間。
類似的代謝調控效應在線蟲和293T細胞系的實驗中也得到了驗證。
“這項研究首次揭示了深海生物通過‘水平基因轉移+表觀遺傳優化’調控能量代謝的進化策略。”袁劍波說,這不僅為解開深海水虱超長耐饑餓之謎提供了新的證據,也為理解極端環境下生命如何權衡生長與生存提供了重要范例。(記者李傲秋)