轮虫是所有动物中最奇特的一种。独特的是，这些小型淡水无脊椎动物完全通过无性繁殖，并且已经规避了性行为大约 8000 万年。在其生命周期的任何阶段，它们都可以完全干燥，并在休眠状态下愉快地生活，然后再重新水合。
最后一种能力使它们得以殖居许多危险的栖息地，例如淡水池塘以及苔藓和地衣的表面，那里水源充足但很容易蒸发。轮虫（发音时“b”不发音）已经进化出了一系列适应干旱的生存机制，其中一些机制产生了意想不到的副作用——它们使轮虫成为地球上最耐辐射的动物。
放射性危险
电离（高能）辐射对活细胞来说是坏消息。它不像赋予超能力，而是会破坏 DNA，通常会完全断裂这个至关重要的分子的两条链。如果你把 DNA 想象成生物体的各种部分的食谱，电离辐射引起的双链 DNA 断裂就像把书撕成小块。
吸收的辐射剂量以戈雷（Grays）为单位测量，十戈雷足以杀死一个人。相比之下，轮虫的耐受性是人类的百倍。哈佛大学的 Eugene Gladyshev 和 Matthew Meselson 发现，两种物种可以承受高达 1000 戈雷的辐射，并在暴露后两周仍保持活跃。
在这个剂量下，它们的产卵能力受到了严重影响，下降到以前水平的 10%，但即使如此，它们也没有完全绝育。它们的后代（都是父母的完全相同的克隆）也显示出由于辐射产生的类似的不良影响。这些数据使得轮虫成为迄今为止测试过的所有动物中最耐辐射的。即使是其他轮虫类群，在承受了轮虫耐受剂量的五分之一时，也会出现类似的绝育水平。
它们最接近的动物竞争对手是缓步动物（tardigrades）或“水熊”，这些令人难以置信的可爱水生动物可能是现存最顽强的动物。与轮虫一样，它们也能进入休眠、干燥的状态，在那里它们可以承受极高的温度、接近绝对零度的温度、有毒气体和极强的辐射。正如我之前在博客中写过的，它们可能很快就会被揭示为第一批在太空中暴露的动物。但即使是这些顽强的动物，在承受轮虫耐受的 500-1000 戈雷剂量时也会绝育。
碎片化的基因组
这种抗性之所以令人惊叹，是因为辐射对轮虫 DNA 的影响与其他动物相同——它会将其撕碎。Gladyshev 和 Meselson 测量了一个物种 *Adineta vaga* 在暴露于辐射后立即剩余的碎片大小。他们发现，560 戈雷的辐射会将该动物的基因组破坏 500 多个不同的地方，而它们能很好地承受的 1000 戈雷剂量则造成了 1000 多个双链断裂。
轮虫能够存活下来并且它们的后代能够繁殖，这清楚地表明它们具有非凡的能力来修复这些断裂，或者保护执行此功能的蛋白质。但地球上的大多数地方，包括轮虫经常出没的栖息地，背景辐射水平都非常低，并且没有强烈的辐射源，动物就没有动力进化出极强的抗性。那么，它是如何进化的呢？
其他物种提供了一个线索。只有细菌才能在抗性方面与轮虫匹敌，其中一种名为*Deinococcus radiodurans*的细菌，其名称字面意思是“耐受辐射的恐怖浆果”。与轮虫一样，它可以在其基因组被撕成微小碎片后重新组装。总的来说，耐辐射的细菌也倾向于耐受长时间的脱水，这一点缓步动物也具有。
事实证明，干旱和辐射都带来了类似的挑战，包括产生有害的活性氧分子和频繁的 DNA 断裂。因此，Gladyshev 和 Meselson 认为，能够承受致命剂量的辐射是适应干旱生活方式的有利副作用。
没有性行为的应对
抗旱性可能为轮虫提供了比寄生虫、捕食者和其他不够顽强的轮虫更强的竞争优势。当它们开始采用无性繁殖方式时，这可能也确保了它们的成功，从而减轻了这种策略的一些更不利的副作用。
缺乏伴随有性生殖的基因重组，无性繁殖通常被视为一种糟糕的长期策略，使物种无法快速适应新的挑战。但一些研究小组认为，基因组的破碎和重建过程可能为轮虫提供遗传优势，以弥补这一缺点。
轮虫通过使用一个重复的片段作为模板，在断裂处复制丢失的信息来修复其断裂的 DNA。如果这个模板链包含一个带有新的有益突变的基因，该动物突然会拥有两个拷贝，而原本可能被基因上忽略的积极变化可以更容易地在种群中传播。
无性动物的基因组容易受到一种叫做转座子的遗传寄生虫的侵袭，这些转座子是可以在基因组中跳跃的自私的 DNA 片段。我们的基因组充斥着这些寄生虫，并且预计在无性谱系中，它们的传播将不受控制，以至于它们造成如此大的损害，导致物种灭绝。频繁修复其 DNA 可能为轮虫提供一种清除不需要的遗传寄生虫的途径，事实上，这些动物拥有令人印象深刻的精简且无转座子的基因组。
图片由 Diego Fontaneto 和 David Mark Welch 提供。
参考文献：Gladyshev, E., Meselson, M. (2008)。轮虫对电离辐射的极强抗性。美国国家科学院院刊 DOI：10.1073/pnas.0800966105
