科技日报记者 宋迎迎
在深海，有一种巨型甲壳动物——深海水虱，因长达五年无需进食而震惊学界。6月5日，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，在国际学术期刊《细胞》上发表长文，首次系统揭示了深海水虱惊人耐饥饿能力的奥秘：它们从细菌那里“窃取”了一个关键能量代谢相关基因，该基因能有效调控能量的分配和利用，从而让深海水虱用极低的能耗维持巨大体型。该成果成功破解了长期困扰学界的“能量悖论”，为深海生物适应极端环境研究提供了全新视角。
深海环境黑暗寒冷、食物极度匮乏，难以为动物生长提供充足的能量。但以深海水虱为代表的等足类甲壳动物却“反其道而行之”——栖息深度越大，体型却越巨大。这就形成了鲜明的能量悖论：体型巨大化意味着动物具有更高的能量需求，而深海寡营养环境却难以提供充足的能量供给。这一悖论的解答成为深海生物学研究的焦点。
研究团队发现，深海水虱为此演化出了一套“开源节流”的双重生存策略。一方面，它们拥有极大的胃，体积约占整个身体的三分之二，远超其在近海或潮间带生活的近亲，这让它们能够趁偶尔出现的食物机会暴食一顿、大量储存食物。另一方面，深海水虱又能将基础代谢率维持得极低，其胃里利于消化的厚壁菌等占比不高，反而大量富集了与脂质存储相关的衣原体，这让食物消耗变得异常缓慢，宛如把胃变成了一个“慢速消耗的粮仓”。
在此基础上，研究团队进一步找到了“低代谢率”的核心开关——一个名为ND1的基因。该基因并非深海水虱自己“原创”，而是远古时期从共生细菌那里“挟持”而来的，通过水平基因转移进入其体内，参与线粒体能量代谢的调控。
更令人惊叹的是，ND1对温度的“敏感”。在常温下，将这个基因转入斑马鱼和线虫，反而会加速能量消耗，让动物变得更不耐饿。然而在低温条件下（模拟深海低温环境），ND1却展现出截然相反的面貌：它能显著抑制线粒体活性，降低整体代谢水平，使得转入该基因的斑马鱼在低温下的耐饥饿能力直接提升了37%。
“这一现象完美解释了，为什么深海水虱在终年寒冷的深海，能够既保持巨大体型，又维持极低能耗。”中国科学院海洋所研究员李富花介绍，ND1犹如一个能量调节器，能巧妙地权衡“体型巨大化带来的高能量需求”与“极端环境下的深度节能”之间的矛盾。
该研究首次揭示了深海巨型动物通过“水平基因转移”来重新编程自身能量分配的全新进化策略，不仅为理解极端环境下生命如何权衡生长与生存提供了重要范例，也有望为寿命延长、肥胖干预等提供新思路。
（研究团队供图）
网友评论
