水熊虫，又名“水熊”，是一种微小的动物，它们理所当然地赢得了世界上最坚韧生物的声誉。它们无惧大自然所能提供的最严酷条件，能够在零下 459 华氏度的极低温度和超过 300 华氏度的高温下生存。
信不信由你，水熊虫能够实现更令人印象深刻的生存壮举；这些微小的生物能够承受比哺乳动物强 1000 倍的辐射。
根据发表在《分子生物学杂志》上的一项新研究，让它们做到这一点的是一种名为“Dsup”的特殊蛋白质，它能保护 DNA 免受辐射引起的损伤，并有望在未来帮助研究人员抗击癌症。
水熊虫：大自然中的最佳生存者
多年来，科学家们一直不确定 水熊虫 在暴露于极端辐射下是如何生存的。最初，他们推测这与它们能够进入一种类似休眠的状态的“无水生物保存”能力有关，在这种状态下，它们会失去几乎所有的细胞内水分。
当发生无水生物保存时，水熊虫会进入一种“桶状”状态，在此期间它们会干燥并卷曲成一个看似毫无生气的球状，将新陈代谢几乎完全停止。一些水熊虫物种（共有 1300 多个）可以在桶状状态下休眠多年后重新水合并复活。
您可能会认为这种超能力是水熊虫能够抵抗辐射的原因，但研究表明，一些物种即使在水合状态下也能承受辐射。
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防辐射蛋白质
水熊虫辐射抗性的真正答案似乎是 Dsup（损伤抑制剂）蛋白。虽然这种蛋白质是水熊虫独有的，但多项研究曾尝试修改其他动物的基因组，以观察该蛋白质是否能维持相同的益处。
一项赋予小鼠产生 Dsup 基因指令的研究发现，在受到高剂量辐射时，它们比未经处理的小鼠 DNA 损伤更少。另一项研究在秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans中表达了 Dsup 基因，使其能够耐受 X 射线照射并延长寿命。
基于这些研究的结果，研究人员开始认识到 Dsup 的巨大潜力。然而，他们并不完全理解它在水熊虫中是如何防止 DNA 损伤的。有人认为它更像是一种屏蔽辐射的盾牌，而另一些人则认为它主要是在损伤累积之前帮助细胞修复 DNA。
这项新研究在理解水熊虫的 Dsup 方面取得了进展。在该研究中，研究人员检查了 Dsup 导致 DNA 保护的生化和结构特性。通过这样做，他们发现该蛋白质在与单链或双链 DNA 结合后，会部分解开 DNA。这种形状的变化使 DNA 更不容易受到辐射损伤。
该蛋白质并不是水熊虫唯一的保护措施。一些物种利用其他方法来在极端辐射下生存，例如在 2020 年发现的一种物种，它能够通过皮肤下的荧光色素将致命水平的紫外线转化为无害的蓝光。
预防癌症导致的 DNA 损伤
随着研究人员继续研究 Dsup，人类健康的新机会可能开始出现。该蛋白质有一天可能有助于防止细胞癌变，因为 DNA 损伤是大多数 癌症 的重要特征。Dsup 甚至可能造福 宇航员，他们长时间在太空中会暴露于电离辐射。
尽管 Dsup 看起来很有前途，但仍有一些障碍可能会阻碍其在人类身上的应用。例如，一项 2023 年的研究发现，该蛋白质会促进皮质神经元的神经毒性，这意味着它可能不适用于涉及大脑的治疗。
Dsup 的特性仍有可能彻底改变医疗保健，但还需要更多的研究来了解其真正的潜力。
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- 本文参考了最近发表在《自然·生物医学工程》上的研究信息： 通过纳米颗粒递送的编码水熊虫中发现的损伤抑制蛋白的 mRNA 来保护健康组织免受辐射
- 本文参考了最近发表在《分子生物学杂志》上的研究信息。 水熊虫 DNA 损伤抑制蛋白 Dsup 的生化和结构分析
- 本文参考了最近发表在《科学进展》上的研究信息。 水熊虫 Dsup 通过阻碍线粒体呼吸和促进氧化应激抗性来延长秀丽隐杆线虫的寿命
- 本文参考了最近发表在《生物学通讯》上的研究信息： 天然荧光通过保护真水熊虫Paramacrobiotus sp. 免受紫外线辐射
- 本文参考了最近发表在《分子与细胞神经科学》上的研究信息： 水熊虫损伤抑制蛋白 Dsup 会促进神经元的 DNA 损伤
