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從外部細菌借來的基因,讓深海巨型甲殼類生物 5 年不進食也餓不死

科技新報

更新於 5小時前 • 發布於 5小時前

一般人餓個 1、2 天就很難受,但地球深海有種生物,卻能在食物極度匱乏的環境忍耐長達 5 年不進食,體型還長得比足球大。

科學家想不透,這些動物體型如此驚人,又如何在營養物質匱乏的深海繁衍生息?

中國科學院海洋研究所(IOCAS)團隊為此著手調查生活在不同深度的 2 種巨型深海等足類(giant deep-sea isopod)物種:Bathynomus jamesi(約 900 公尺深)、Bathynomus doederleini(約 300 公尺深),發現牠們的生存策略可以用 4 個字概括:開源節流。

開源 = 把胃撐大,節流 = 代謝降到最低,研究人員透過多組學分析與功能實驗發現,巨型深海等足類動物具有裝滿食物的巨大胃(佔身體三分之二)、極低基礎代謝率(BMR),但胃袋常見的消化細菌不多,反而富含與脂質儲存相關的批衣菌(Chlamydiae)。

研究人員推測,巨型深海等足類動物一有機會就暴食,進到胃裡的食物不會全部消化,而是吃飽便將能量轉為脂質儲存(長期存糧)進入「低功耗模式」,基礎代謝率降低到極限以忍受長時間飢餓。

▲ 深海巨型等足類動物的基礎代謝率遠低於近海物種。(Source:中國科學院

團隊進一步指出,巨型深海等足類動物的超強耐餓能力與基因組包含 ND1 有關。

該基因原本屬於一種外部共生細菌,後來透過水平基因轉移方式,被等足類「借」走並整合進自己的基因組,更精妙的是 ND1 受到表觀遺傳機制精準控制,能在不同環境發揮不同作用:常溫下 ND1 提高代謝速率;低溫(深海環境)時 ND1 反而抑制線粒體活性,降低整體能量消耗。

研究人員進一步將 ND1 基因植入斑馬魚、線蟲、人類 293T 細胞,發現在低溫條件下,帶有 ND1 基因的斑馬魚耐餓能力提升 37%,顯示該基因是等足類動物在極端環境下的「省電開關」。

該研究破解巨型等足類動物如何 5 年不進食也不會餓死的冷門謎團,並指出水平基因轉移 + 表觀遺傳調控重新分配能量的生理策略,能讓動物維持巨大體型的同時又極度耐餓。

新論文發表在《Cell》期刊。

(首圖來源:中國科學院

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