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4.6萬年前的線蟲基因組分析揭示了新物種

2023-08-04 19:54:24來源： 中國科學報

緩步動物、輪蟲和線蟲等一些生物，可以通過進入“隱生”的休眠狀態(tài)，從而在惡劣的條件下生存下來。

2018年，俄羅斯研究人員在西伯利亞永久凍土中發(fā)現了兩種蛔蟲(線蟲)。實驗室解凍蠕蟲后，對洞穴中植物材料的放射性碳分析顯示，這些沉積物自 45839 年前至 47769 年前以來就沒有解凍過，也就是說，線蟲個體自更新世晚期(約4.6萬年前)以來一直處于隱生狀態(tài)。

(資料圖片僅供參考)

德國馬克斯·普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所(MPI-CBG)、德累斯頓系統生物學中心(CSBD)和科隆大學動物學研究所的研究人員通過基因組測序分析發(fā)現，該永久凍土線蟲屬于以前未描述的物種——Panagrolaimus kolymaensis。在實驗室條件下，該物種在干燥和冷凍中生存的生化機制與重要的生物模型秀麗隱桿線蟲的生命周期階段相似。

MPI-CBG的研究人員表示，目前還不完全清楚這些隱生生物使用的分子和代謝途徑，以及它們能夠將生命暫停多久。

研究團隊對一種永久凍土線蟲進行了高質量的基因組組裝。盡管有DNA條形碼序列和顯微鏡圖片，但很難確定永久凍土蠕蟲是否是一個新物種。通過系統基因組分析，科隆大學動物學研究所Philipp Schiffer團隊將其定義為一種新物種，并決定將其命名為“Panagrolaimus kolymaensis”。為了紀念它的發(fā)源地科雷馬河地區(qū)，這種線蟲被賦予了拉丁名Kolymaensis。

研究人員通過比較新物種和秀麗隱桿線蟲模型的基因組發(fā)現，這兩個物種共有的基因與隱生有關。令他們驚訝的是，在秀麗隱桿線蟲(即道爾幼蟲)中進入隱生狀態(tài)所必需的大多數基因也存在于新物種中。

接下來，研究小組評估了新物種的生存能力，發(fā)現冷凍前輕度脫水有助于蠕蟲為隱生做好準備，并提高了-80℃下的存活率。此外，這兩個物種在實驗室輕度脫水時會產生海藻糖，這可能使它們能夠忍受冰凍和嚴重脫水。益于這種處理，秀麗隱桿線蟲的幼蟲在-80℃的環(huán)境下存活了480天，且解凍后的活力和繁殖能力沒有任何下降。

實驗結果還表明，秀麗隱桿線蟲在休眠狀態(tài)下的存活時間比以前記錄的要長，這表明，線蟲已經發(fā)展出了一種機制，使它們能夠在地質時期保存生命。

“我們的發(fā)現對于理解進化過程至關重要，因為一代生物的時間可以從幾天到幾千年不等，一個物種個體的長期生存可能會導致滅絕的譜系重新出現?！毖芯客ㄓ嵶髡咧?、科隆大學動物學研究所Philipp Schiffer總結道。

P. kolymaensis高度連續(xù)的基因組使其可以與其他Panagrolaimus物種特征進行比較。Schiffer相信，通過分析物種的基因組來研究它們對極端環(huán)境的適應，將有助于人們在面對全球變暖情況下制定更好的保護策略。

相關論文信息：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010798

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