山东
齐鲁网·闪电新闻6月6日讯 中国科学院海洋研究所联合香港中文大学和西北工业大学等单位，通过多层次组学数据联合分析以及生物学功能验证，率先揭开了深海水虱超强绝食能力的奥秘——它们“挟持”了一个细菌的能量代谢相关基因ND1，并通过遗传和表观遗传调控，实现其在低代谢率下对能量的高效利用。相关成果6月5日以长文形式在国际学术期刊《细胞》（Cell）杂志发表，为深海生物适应极端环境研究提供了全新视角。
深海环境黑暗、寒冷、食物极度匮乏，如何克服寡营养环境对生存的威胁是深海生物面临的最大挑战。但令人诧异的是，等足类甲壳动物体型却随着栖息深度的增加而呈现巨大化现象。这就形成了鲜明的能量悖论：体型巨大化意味着动物具有更高的能量需求，而深海寡营养环境却难以提供充足的能量供给。如何科学解答这一悖论将为揭示深海生物超长耐饥饿机制和寡营养环境的独特适应策略提供重要理论依据。
研究团队发现，深海水虱为应对寡营养环境，演化出一套“开源节流”的双重生存策略：一是拥有容量巨大且可储存大量食物的胃，深海水虱的胃约占整个身体的2/3，远超在近海或潮间带生活的近缘物种；二是可维持极低的基础代谢率，深海水虱胃中利于食物消化的厚壁菌等占比不高，反而特异性聚集了与脂质存储相关的衣原体，有效降低了食物消耗速率。这些特征表明，深海水虱可能通过机会性暴食储存食物，再通过降低其基础代谢率延长食物在胃中的驻留时间。
进一步研究发现，深海水虱超长绝食能力的获得，与从外源共生细菌中“挟持”的基因ND1密切相关，ND1参与能量代谢过程，是深海水虱维持极低基础代谢率的重要原因。ND1基因敲入的斑马鱼、线虫、293T细胞在常温下均加速了能量代谢过程，反而变得不耐饥饿。然而在低温条件下（模拟深海低温环境），ND1的敲入却能有效抑制能量代谢过程，降低线粒体活性，使斑马鱼耐饥饿能力提升37%。这表明，ND1作为线粒体代谢网络的调节因子，能够特异性微调代谢抑制程度，从而解决深海水虱“体型巨大化对能量的高需求”与“极端环境下对代谢抑制的必要性”之间巧妙权衡的难题。
该研究首次揭示了深海巨型动物通过“水平基因转移+表观遗传优化”来重新编程自身能量分配的全新进化策略，不仅成功解开了深海水虱超长耐饥饿之谜，也为理解极端环境下生命如何权衡生长与生存提供了重要范例。深海水虱在巨大化体型与低代谢率之间实现能量代谢平衡的独特机制，以及其中关键调控基因的发现，未来有望为寿命延长、肥胖干预等相关领域提供新的思路。
闪电新闻记者 臧一文 通讯员 王敏 报道
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