升级到抗辐射生化人，人类可能只需修改一个基因

编者按：强大的大脑和弱小的四肢在人类身上形成了鲜明的对比——在各种工具的帮助下，人类开山填海成为了名副其实的地球之王；而手无寸铁时，现代人在原始森林里则显得寸步难行。

然而，基因编辑的出现似乎将要颠覆这一切，人类将有可能通过动物的基因来进行自我增强。

就在昨天，《Nature Communication》上的一篇最新论文中，科学家们把目标对准了地球上最强悍的生物——水熊。经过水熊基因的改造后，人类细胞显著加强了抗辐射能力。

按照论文第一作者桥本琢磨（Takuma Hashimoto）的说法，提高人类细胞的辐射耐受性，可能只需要修改一个基因。

处于地球生物链顶端的人类，碰巧又是对生存环境要求很苛刻的物种。所以，我们一旦离开地球，就必须裹在厚重的宇航服里，再配上全套的维生系统才能保住小命。“裸身”行走于宇宙间这种美好的场景目前只能存在于孩子的幻想和神幻小说的臆想中。

然而，人类做不到并不代表地球上其他生物做不到。2007年，几千只水熊（见下图）附在人造卫星上，直接被曝露在了低温、真空、高辐射的外太空中。出乎意料的是，当卫星回到地球后，大多数水熊都生存了下来，其中一些雌水熊还产下了健康的卵。

“超级英雄”水熊虫及其有记录的极限生存条件

水熊又称水熊虫，是对缓步动物门生物的俗称，它的体型大多在2毫米以下，有些甚至不到0.1毫米，通常生活于水中。

水熊是地球上生命力最强的生物，连号称“小强”的蟑螂都只能望其项背。从喜马拉雅山脉到4000米深的海域，从赤道到两极，水熊在地球上无处不在。

电子扫描显微镜拍摄的熊虫照片图片来源：Nature

以下是水熊的一些极限生存数据：水熊可以在-200摄氏度的温度下存活数天时间；能够承受从真空直至上千倍大气压（我们通常环境的气压约为1个大气压）的压力环境；受到其他动物上千倍致死量的辐射后，却依然保持健康；脱水至2.5%含水量后原地复活（见动图）等等。

脱水至水含量仅为2.5%的水熊，只需1滴水就能“原地复活”

基于这些表现，科学家们一致认定，水熊是一种“玩不坏”的生物。尽管水熊生命力为何如此坚韧之谜还没有被完全解开，但是这并不妨碍科学家们从各种途径将这种“强悍”收为己用。

来自东京大学的生物学家桥本琢磨（Takuma Hashimoto）和国枝武一（Takekazu Kunieda）就是其中一员，他们的团队分析了Ramazzottiusvarieornatus（水熊中耐受性最好的一种，即“玩不坏”中的“玩不坏”）在多种情况下的基因表达，着重研究了水熊特有的蛋白质与它们强韧的环境忍受力的关系，最终找到了一种全新的DNA伴生蛋白。

这种蛋白被命名为“损伤抑制者”（Damagesuppressor，以下简称为Dsup），当它的相关基因被植入人类胚胎肾脏293T细胞（Human embryonic kidney 293T cell，以下简称HEK293）后，HEK293细胞也表现出了明显增强的抗辐射能力。

相关的论文被发表在了9月20日的《Nature Communication》上，论文的第一作者桥本琢磨对此成果激动不已：“这个结果甚至出乎我们自己的意料，这意味着只要改一个基因就足以显著提高人类细胞的辐射耐受性。”桥本在论文中写道，Dsup蛋白可以将X-射线引起的DNA损害降低大约40%，同时还能增强改造后的人体细胞对于各类辐射的忍受力。

为了更好的说明Dsup蛋白所带来的抗辐射能力，以下一项实验将给大家来一个比较直观的展现。

研究人员将细胞分为了三组——Dsup蛋白表达组、Dsup蛋白去除组和空白对照组（即没有进行任何基因编辑的HEK293细胞），然后分别观察了这三组细胞在正常情况下（即无辐射，下图左）以及在4戈瑞辐射下（人类的致死辐射量约为5-10戈瑞，下图右）的繁殖情况。

无辐射和辐射下的三组细胞繁殖情况比较，图片来源：T. Hashimoto, et al, NatureCommunication 2016.

从上图中明显可以看出，在辐射下，Dsup蛋白保护下的细胞依旧保持了不低的繁殖速度，而这个速度甚至在8天后开始增加。Dsup去除组的表现则完全接近对照组，4戈瑞的辐射已经完全抑制了细胞的生长，细胞数量在10天后出现了下降。

这一研究成果让众多科学家们看到了一座“基因宝库”。

来自瑞典克里斯蒂安斯塔德大学的进化生态学家 印尼格玛·乔森（Ingemar J?nsson）认为：“保护DNA不受损是治疗很多人类疾病的关键，这些疾病中包括了癌症和各类老化问题，因此这一新发现将引起医药界巨大的兴趣。”

论文主要作者国枝武一还表示，新发现有可能为核电站等处工作的工人提供防护，甚至可以用于“制造”出可以种植在火星上的农作物。

美国北卡大学的生物学家鲍勃·戈尔德斯通（Bob Goldstein）对这项研究的评价是“高明且令人激动”，他认为，这很可能只是是未来一系列发现的序曲。

“我们才刚刚开始探索水熊这座巨大的基因宝库。”乔森说道。

随着这座基因宝库的不断开采，人类也许会有通过基因技术将自己塑造为可以裸身出没于外太空的“生化人”的一天，而实现那一步，可能只要修改一个基因即可。

参考：

[1] T. Hashimoto, et al, Extremotoleranttardigradegenome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-uniqueprotein, Nature Communication 2016, DOI: 10.1038/ncomms12808.

[2] J. Bittel, Tardigrade protein helps human DNA withstand radiation, Nature 2016, http://www.nature.com/news/tardigrade-protein-helps-human-dna-withstand-radiation-1.20648.