除了它们令人不安的可爱之外，缓步动物还以其近乎不朽而闻名。这些微小的生物是极端微生物，能够适应大多数其他生物无法生存的环境。不同的物种表现出不同的抵抗力，其中最引人入胜的是一些物种能够承受大量电离辐射的能力——在某些情况下，其承受剂量是杀死人类所需剂量的 1,000 倍以上。
今年早些时候，科学家们研究了一种名为“隐居水熊”（Hypsibius exemplaris）的缓步动物，希望能了解它们是如何承受如此大的辐射剂量的。令他们惊讶的是，他们发现这种缓步动物并没有进化出某种能够保护其 DNA 免受辐射损伤的方法；相反，它们表现出一种非凡的、快速而高效地修复损伤的能力。
一项于 10 月 24 日发表在《科学》杂志上的新研究，调查了另一种缓步动物——河南水熊（Hypsibius henanensis）的辐射耐受性。（这是一个新的物种，由研究人员自己发现，并以中国河南省命名。）这些缓步动物暴露在大量的伽马射线（一种电离辐射的高能光子）下，研究人员随后研究了它们的系统如何做出反应。
他们发现，虽然河南水熊（H. henanensis）表现出与隐居水熊（H. exemplaris）相同的 DNA 损伤修复能力，但它还有其他几个绝活。
电离辐射对生物的危险在于其电离原子的能力：伽马射线光子携带足够的能量，当它撞击原子时，可以使其一个电子脱离。如果该原子恰好是 DNA 分子的一部分，结果可能是构成著名双螺旋的脆弱链中的一条或两条发生断裂。双链断裂尤其危险，但任何损伤都可能阻止分子正常复制。（这就是电离辐射如何导致癌症。）
当河南水熊（H. henanensis）暴露于辐射时，三个关键机制会启动。第一个是与隐居水熊（H. exemplaris）所展示的相同的超增压 DNA 修复能力。这由一种名为 TRID1 的蛋白质驱动，该蛋白质似乎是缓步动物特有的。新研究的作者详细研究了 TRID1 如何响应辐射暴露。他们发现它会在 DNA 发生双链断裂的部位聚集，促进另一种名为 53BPI 的蛋白质的积累，该蛋白质似乎对双链断裂的修复至关重要。
研究人员还注意到一个在响应辐射暴露时发挥作用的基因。该基因 BSC1 通过上调两种已知对 ATP 线粒体合成重要的蛋白质的产生来响应辐射。河南水熊（H. henanensis）在响应辐射暴露时大量产生它们，这一事实促使研究人员推测它们也可能在 DNA 修复中发挥作用。这也许也能解释为什么人类暴露于辐射会导致线粒体功能障碍。“我们的研究表明线粒体蛋白与核 DNA 修复之间存在意外的联系，为辐射暴露后线粒体失调提供了一种可能的解释。”
河南水熊（H. henanensis）似乎还能从一开始就尽量减少电离辐射造成的损害。虽然 DNA 的直接损伤可能具有灾难性，但电离辐射也会以其他方式造成损害。正如论文解释的，“[电离辐射] 通过两种机制发挥其生物学效应：直接作用和间接作用。后者由活性氧（ROS）介导，占 [辐射] 效应的 60% 至 70%。”
生命有其自身的防御自由基的系统，即抗氧化剂。这些分子与自由基反应，有效地中和它们，并且在生物体中通常两者处于平衡状态。然而，当生物体系统中的自由基过多，导致其抗氧化能力不堪重负时，生物体就会经历“氧化应激”——一种 ROS 分子可以自由地与细胞组织、 DNA 分子以及任何不幸挡在它们面前的东西反应的状态。
河南水熊（H. henanensis）通过在辐射暴露时产生大量称为甜菜碱（betalains）的蛋白质来应对这个问题。这些蛋白质是高效的抗氧化剂，它们的作用是在过量的自由基对其缓步动物系统造成破坏之前将其清除。缓步动物中存在甜菜碱是值得注意的，因为它们通常存在于植物中。它们的产生受一种称为 DODA1 的基因调控，研究人员推测该基因通过水平基因转移进入缓步动物，很可能来自一种螺旋杆菌门的细菌。理解缓步动物如何承受辐射暴露，不仅本身很有趣，也可能有助于人类做到这一点。今年早些时候，受到隐居水熊（H. exemplaris）研究的启发，研究人员发现将 TRID1 引入人类细胞似乎增强了这些细胞抵抗 DNA 损伤的能力。鉴于我们对缓步动物的抵抗力仍有许多不了解之处，这些谦逊的小动物可能还有许多秘密有待揭示。正如新论文的团队在一份声明中说，“像缓步动物这样的极端微生物是压力抵抗力未被探索的分子机制的宝库。对这些辐射耐受机制的功能性研究……将进一步拓宽我们对极端条件下细胞存活的理解，并可能为促进人类健康和对抗疾病提供灵感。”
