四万六千年前的蠕虫可能从西伯利亚永久冻土中复活

一个国际科学家团队称,在西伯利亚永久冻土中发现的线虫已有四万六千年历史,并且使用类似于现代实验室常用生物的技术存活了下来

A view of melting permafrost from the Kolyma River.

2019年7月4日,在俄罗斯的济良卡郊外,悬崖顶部的永久冻土融化流入科雷马河。

乍一看,线虫是貌不惊人的蛔虫——但不要低估它们。

2018年,科学家宣布他们发现并复活了在西伯利亚永久冻土中发现的两种微观线虫,估计它们可能已有四万二千年历史。现在,这些蛔虫成为了更多研究的主题,研究表明,其中一种线虫代表了一个新物种,因发现地科雷马河而被命名为科雷马盘 গ্র线虫 (Panagrolaimus kolymaensis)。这项新研究于7月27日发表在《PLOS Genetics》杂志上,还将西伯利亚蠕虫的生存机制与另一种线虫秀丽隐杆线虫 (Caenorhabditis elegans)(一种世界各地实验室常用的模式生物)的生存机制进行了比较。研究人员还声称,根据他们对与这些线虫一起发现的植物物质的年代测定,科雷马盘 গ্র线虫实际上已有四万六千年历史。

“放射性碳定年法绝对精确,我们现在知道它们确实存活了四万六千年,”该研究的共同作者,德累斯顿马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的荣誉细胞生物学家 Teymuras Kurzchalia 说。


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爱尔兰梅努斯大学的荣誉生物学教授 Ann Burnell 说,盘 গ্র线虫属物种遍布世界各地,并以在经常使其暴露于干燥或冰冻环境中的能力而闻名,她没有参与这项新研究。

如果这些蠕虫真的像研究表明的那样古老,那么它们将是科学家所称的隐生现象(生物体在恶劣条件下暂停自身新陈代谢的能力)最令人惊叹的例子。

“我认为这是一项令人印象深刻且有趣的工作,”新西兰奥塔哥大学的荣誉动物学教授 David Wharton 说,他没有参与这项新研究。

但一些科学家对这项研究的发现持怀疑态度,2018年首次报道这些样本时也是如此。当时,外部研究人员表示担心,分析的线虫可能是现代污染物。杨百翰大学的生物学家 Byron Adams 就是其中一位怀疑论者,他仍然不相信 Kurzchalia 及其同事的新工作。“我很想相信他们描述的动物已经在永久冻土中冷冻了四万年而存活下来,”Adams 说。“如果我是个赌徒,我会赌这实际上可能发生,而且这些东西确实有这么古老。”

但 Adams 认为,论文中的分析并没有证明蠕虫的年龄——只证明了附近发现的植物材料的年龄。“我不怀疑永久冻土中有机材料的年龄,”他说。“这些数值可能是合法的。”

然而,Adams 补充说,“作者们没有做工作来证明他们回收的动物不仅仅是表面污染物。” 他说,验证年龄的一种方法是采集该地区的土壤样本,并确认其中的线虫代表与在永久冻土中发现的线虫不同的物种。

Kurzchalia 没有参与最初的采集过程,该过程于 2002 年进行,是为期多年的考察系列的一部分。但他表示,他相信科学家们为避免现代污染而使用的无菌程序。Kurzchalia 首次接触到这些蠕虫是在很久之后,此前他联系表示对最初关于这些“复活”线虫的报告感兴趣,并邀请一位俄罗斯合著者将一些样本带到他的实验室进行分析。

除了放射性碳定年法之外,新研究的作者还证实,他们可以使用特殊的准备信号成功诱导线虫进入和退出类似休眠状态的隐生现象。

然而,Wharton 说,研究人员测试的冷冻机制是不现实的,因为它涉及在突然冷冻线虫之前将其干燥。他补充说,在自然界中,更可能是温度逐渐下降,同时水仍然存在。“这几乎不是一种自然情况,”Wharton 说。“由于线虫需要水才能活跃和繁殖,因此它们更有可能是在与水接触的情况下被冷冻的。”

新论文还包括基因分析,Kurzchalia 说,在这种情况下,基因分析具有挑战性,因为科雷马盘 গ্র线虫是孤雌生殖的,这意味着该物种的雌性可以在没有雄性伴侣的情况下繁殖(尽管通常繁殖力较差)。(此外,线虫是三倍体,包含每个染色体的三个副本;通常,染色体成对出现,一半来自每个亲本。)Kurzchalia 说,该团队使用的一种基因分析需要大约 2,000 到 4,000 条蠕虫。对于常见的实验室物种秀丽隐杆线虫来说,这个数字微不足道,但对于科雷马盘 গ্র线虫来说,很难实现。

根据 Adams 的说法,努力饲养足够多的蠕虫是值得的,他称基因分析“扎实而有趣,无论关于回收动物年龄的问题如何”。

在分析过程中,研究人员还寻找了常见秀丽隐杆线虫在被称为滞育幼虫的特定形态的蠕虫进入隐生现象休眠状态时已知使用的基因。Kurzchalia 的实验室之前已经表明,这些滞育幼虫需要处理一种叫做海藻糖的糖才能在冷冻后存活。研究小组发现,在新研究中,科雷马盘 গ্র线虫中也存在该过程所需的基因。

“这个生存工具包与四万六千年前的工具包相同,”Kurzchalia 说。

Meghan Bartels 是一位常驻纽约市的科学记者。她于 2023 年加入《大众科学》,现在是该杂志的资深新闻记者。此前,她曾在 Space.com 担任作家和编辑超过四年,并在《新闻周刊》担任科学记者近一年,专注于太空和地球科学。她的作品还曾发表在《奥杜邦》、《鹦鹉螺》、《天文学》和《史密森尼》等出版物上。她毕业于乔治城大学,并在纽约大学的科学、健康与环境报道项目获得了新闻学硕士学位。

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