西伯利亞冰封 2.4 萬年多細胞輪蟲解凍復活可繁殖 助了解冷凍後避免細胞損傷機制

2.4 萬年來,微形的輪蟲 (rotifer) 在西伯利亞永久凍土下被冰封動彈不得。最新刊於 Current Biology 的研究指,當專家將該些輪蟲解凍時,牠們不單被成功復活,更繼續可進行繁殖,顯示生物界中有機制,使多細胞動物可在冷凍過程中,避免細胞損傷並可重新醒來活動。

領導研究的俄羅斯土壤冷凍學實驗室生物學家 Stas Malavin 指,今次報告是迄今為止最有力的證據,證明多細胞動物可以承受數萬年的隱生 (cryptobiosis) ,即代謝幾乎完全停止的狀態。

輪蟲是微型無脊椎動物,並生活在全球各地的水體之中,現存約 2,000 個物種,是次發現的輪蟲樣本也是現代仍存在的物種。

過去的研究和實驗已表明,輪蟲可在冷凍和脫水等極端條件下,處於隱生狀態下存活至少數年,在這種狀態下,身體會暫停所有生物功能變成「假死」;而在冷凍狀態,人類已知有輪蟲物種可存活 10 年。

是次研究所用的輪蟲來自 Adineta 屬,在西伯利亞北部阿拉澤亞河 (Alazeya) 永久凍土層附近地下 3.5 米處收集到,放射性碳測年證實該樣本大約有 2.4 萬年歷史。

團隊其後保留了這個凍土樣本的培養物,當中含一系列生物包括輪蟲。在實驗室中,這些輪蟲更成功通過單性繁殖誕下新輪蟲,而這亦是輪蟲繁殖的唯一途徑。團隊將這些輪蟲的基因與現代輪蟲物種進行比較,證實樣本中實際存在輪蟲,而非因污染才出現輪蟲。

團隊又隨機選擇了 144 隻來自樣本的已復活古輪蟲,並在 -15°C 溫度下再次冷凍一周。當團隊將牠們與經冷凍與解凍的當代淡水輪蟲成員比較時,發現古輪蟲似乎並無比現代輪蟲更抗凍。

分析表明,如果冷凍過程相對緩慢,輪蟲的細胞可在冰晶形成的情況下受最小傷害底下存活下來,但牠們如何能夠存活數萬年仍是未知數。

該團隊期望對該機制進行進一步研究,或能確定一種保護更複雜生物體細胞的方法。 Malavin 則指,生物越複雜,冷凍保存起來就越困難,對於哺乳動物而言,目前仍是不可能的。

來源:
Science Alert, These Tiny Creatures Were Revived After 24,000 Years Frozen in The Siberian Permafrost, 7 June 2021

報告:
Fagre, A.C., Lewis, J., Miller, M.R. & et al. (2021). A living bdelloid rotifer from 24,000-year-old Arctic permafrost. Current Biology vol31, issue11, pr712-r713. doi: 10.1016/j.cub.2021.04.077

文/Alan Chiu

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