科学家们在西伯利亚永久冻土中发现了古老的线虫，其中一种被确定为以前未被描述的物种，Panagrolaimus kolymaensis。这些线虫表现出与秀丽隐杆线虫相似的生存机制。这项研究表明，线虫已经发展出了在地质时期内保存生命的方法，这可能会为面对全球变暖的保护策略提供信息。资料来源:Alexei V. Tchesunov和Anastasia Shatilovich /俄罗斯科学院土壤科学物理化学和生物问题研究所
一个能一个研究小组表明，一种来自更新世的新发现的线虫物种与秀丽隐杆线虫共享一个生存的分子工具包。
一些生物，如缓步动物、轮虫和线虫，可以通过进入一种被称为“隐生”的休眠状态，在恶劣的条件下生存下来。2018年，俄罗斯土壤科学物理化学和生物问题研究所的研究人员在西伯利亚永久冻土中发现了两种蛔虫(线虫)。放射性碳定年法表明，线虫个体自更新世晚期(约4.6万年前)以来一直处于隐生状态。
来自德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)，德累斯顿系统生物学中心(CSBD)和科隆大学动物学研究所的研究人员，都位于德国，使用基因组测序，组装和系统发育分析，发现永久冻土线虫属于以前未描述的物种，Panagrolaimus kolymaensis。他们表明，在实验室条件下，Panagrolaimus kolymaensis在干燥和冷冻中生存的生化机制与重要的生物模型秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegant)的生命周期阶段相似。
kolymaensis，雌性。扫描电子图。资料来源:Alexei V. Tchesunov和Anastasia Shatilovich /俄罗斯科学院土壤科学物理化学和生物问题研究所
线虫的复兴与初步研究
当俄罗斯土壤科学物理化学和生物问题研究所的Anastasia Shatilovich从西伯利亚永久冻土淤泥沉积物的化石洞穴中复活了两条冰冻的线虫时，她和她的同事们兴奋不已。在实验室解冻蠕虫之后，对洞穴中植物材料的放射性碳分析显示，这些地表以下40米的冰冻沉积物自更新世晚期(45,839至47,769年前)以来一直没有解冻过。
与此同时，MPI-CBG的Teymuras Kurzchalia的研究小组(Teymuras Kurzchalia现在已经退休)已经在研究秀丽隐杆线虫的幼虫阶段如何在极端条件下生存的问题。当研究小组听说永冻土线虫时，他们立即与阿纳斯塔西娅·沙蒂洛维奇(Anastasia Shatilovich)进行了合作。
合作及进一步研究
当时在Teymuras Kurzchalia研究小组的博士生Vamshidhar Gade开始研究永久冻土线虫。他说:“这些隐生生物使用什么分子和代谢途径，以及它们能够将生命暂停多久，目前还不完全清楚。”Vamshidhar现在在瑞士苏黎世的联邦理工学院工作。
基因组分析和物种鉴定
德累斯顿的研究人员与MPI-CBG、德累斯顿概念基因组中心的名誉主任和研究小组组长尤金·迈尔斯以及当时MPI-CBG的研究小组组长、现任LOEWE-TBG和森肯堡自然研究学会比较基因组学教授迈克尔·希勒的研究小组合作，对一种永久冻土线虫进行了高质量的基因组组装。尽管有DNA条形码序列和显微镜图片，但很难确定永久冻土蠕虫是否是一个新物种。
Philipp Schiffer是动物学研究所的研究小组负责人，也是科隆大学生物多样性基因组学中心(BioC2)的联合负责人，也是生物多样性基因组学研究的专家，他与德累斯顿的研究人员联手确定了这个物种，并与他的团队一起分析了它的基因组。通过系统基因组分析，他和他的团队能够将这种蛔虫定义为一种新物种，并决定将其命名为“Panagrolaimus kolymaensis”。为了纪念它的发源地科雷马河地区，这种线虫被赋予了拉丁名Kolymaensis。
生存机制及其潜在意义
科隆的研究人员通过比较科利马Panagrolaimus kolymaensis和秀丽隐杆线虫模型的基因组，发现了这两个物种共有的基因，这些基因与隐生有关。令他们惊讶的是，在秀丽隐杆线虫(即所谓的道尔幼虫)中进入隐生状态所必需的大多数基因也存在于考利马Panagrolaimus kolymaensis中。
接下来，研究小组评估了Panagrolaimus kolymaensis的生存能力，发现在冷冻前轻度脱水有助于蠕虫为隐生做好准备，并提高了-80摄氏度下的存活率。在生化水平上，这两个物种在实验室轻度脱水时会产生一种叫做海藻糖的糖，这可能使它们能够忍受冰冻和严重脱水。秀丽隐杆线虫的幼虫也受益于这种处理，在零下80摄氏度的环境下存活了480天，解冻后的活力和繁殖能力没有任何下降。
启示
Vamshidhar Gade和Temo Kurzhchalia说:“我们的实验结果还表明，秀丽隐杆线虫在悬浮状态下的存活时间比以前记录的要长。总的来说，我们的研究表明，线虫已经发展出了一种机制，使它们能够在地质时期保存生命。”
“我们的发现对于理解进化过程是至关重要的，因为一代时间可以从几天到几千年不等，因为一个物种个体的长期生存可能导致原本灭绝的谱系的重新出现，”监督这项研究的作者之一菲利普·希弗(Philipp Schiffer)总结道。
尤金·迈尔斯补充道:“P。kolymaensis高度连续的基因组将使其与其他Panagrolaimus物种的基因组进行比较成为可能，这些物种的基因组目前正在由Schiffer的团队和同事进行测序。”Philipp Schiffer相信，“通过分析物种的基因组来研究它们对这种极端环境的适应，将使我们能够在面对全球变暖的情况下制定更好的保护策略。”
Teymuras Kurzchalia说:“这项研究将线虫中最长的隐生期延长了数万年。”
参考文献:“一种来自西伯利亚永久冻土的新型线虫物种与隐生线虫的幼虫共享适应机制”，作者:Anastasia Shatilovich, Vamshidhar R. Gade, Martin Pippel, Tarja T. Hoffmeyer, Alexei V. Tchesunov, Lewis Stevens, Sylke Winkler, Graham M. Hughes, Sofia Traikov, Michael Hiller, Elizaveta Rivkina, Philipp H. Schiffer, Eugene W. Myers和Teymuras V. Kurzchalia, 2023年7月27日，PLoS Genetics。DOI: 10.1371 / journal.pgen.1010798
这项工作得到了俄罗斯基础研究基金会(19-29-05003-mk)对AS和ER的支持。VRG和TVK感谢大众汽车基金会的财政支持(生命研究基金92847)。小灵通和th由DFG ENP资助小灵通(DFG项目434028868)。GMH由UCD Ad Astra奖学金资助。资助者在研究设计、数据收集和分析、发表决定或手稿准备方面没有任何作用。
