于深海之中, 存在着一种巨型甲壳动物, 它便是深海水虱, 其因能够长达五年都无需进食, 进而震惊了学界。在6月5日的时候, 中国科学院海洋研究所联合香港中文大学、西北工业大学等单位, 于国际学术期刊《细胞》上发表了长文, 首次系统地揭示了深海水虱那惊人耐饥饿能力的奥秘, 即它们从细菌那里“窃取”了一个与关键能量代谢相关的基因, 此基因能够有效地调控能量的分配以及利用, 所以让深海水虱能够用极低的能耗维持巨大体型。这项成果, 成功地破解了, 长期以来困扰学界的, 那个“能量悖论”, 还为深海生物适应极端环境的研究呀, 提供了一个崭新的视角。

《细胞》发文截图。

深邃的海洋环境, 黑暗且寒冷, 食物极度匮乏, 难以给动物生长提供足够的能量, 然而, 以深海水虱为代表的等足类甲壳动物却“反其道而行之”, 它们栖息深度越大, 体型竟然越巨大, 形成如此鲜明的能量悖论, 体型巨大化意味着动物具有更高的能量需求, 可深海寡营养环境却难以提供充足的能量供给, 这一悖论解答成为深海生物学研究的焦点。

研究团队有所发现, 深海水虱据此演化出一套“开源节流”的双重生存策略。一方面, 它们具备极大的胃, 胃的体积约占据整个身体的三分之二, 比其在近海或者潮间带生活的近亲要大得多, 这使得它们可以趁着偶尔才会出现的食物机会进行暴食, 从而大量储存食物。另一方面, 深海水虱又能够把基础代谢率维持在极低的水平, 其胃里利于消化的厚壁菌等占比不怎么高, 反倒大量富集了与脂质存储相关的衣原体, 这致使食物消耗变得格外缓慢, 就好像把胃变成了一个“慢速消耗的粮仓”。

詹姆斯深水虱和道氏深水虱。

在这个基础之上, 研究团队又进一步寻觅到了“低代谢率”的核心开关, 那是一个名为ND1的基因。这个基因并非深海水虱自身所创立, 而是在远古时期从共生细菌那里夺取而来的, 借助水平基因转移进入到它的体内, 参与线粒体能量代谢的调控。

更让人惊叹不已的是, ND1对于温度的那种“敏感”情况。处在常温环境之下时；把这个基因转进斑马鱼以及线虫里面；反而会加快能量的消耗速度；致使动物变得更加不耐饥饿。然而呢；在低温的条件状况下（模拟深海那里寒低温的环境）；ND1却呈现出了完全相反的样子面貌: 它能够明显地抑制线粒体的活性；降低整体的代谢水平高低；使得转进了该基因的斑马鱼在低温条件下的耐饥饿能力直接提高提升了37%。

深海水虱的超强耐饿机制解析。

“这一现象, 完美地解释了, 深海水虱在终年寒冷的深海里, 竟能够在保持巨大体型的同时, 还维持着极低能耗。”中国科学院海洋所研究员李富花说道, ND1好似一个能量调节器, 它能巧妙地权衡, “体型巨大化所带来的高能量需求”与“极端环境下的深度节能”二者之间的矛盾”。

此研究首次披露了深海巨型动物借由“水平基因转移”去重新编排自身能量分配的全新进化策略, 这不仅为领会极端环境下生命怎样权衡生长与生存提供了关键范例, 而且有望为寿命延长、肥胖干预等给出新想法。

（研究团队供图）