近日，中國科學院海洋研究所科研團隊在動物深海極端環(huán)境適應機制研究方面取得突破性進展，國際上首次揭示了深海熱液動物賀氏擬阿爾文蟲“以毒攻毒”的獨特適應機制。

據介紹，大洋板塊交界處，巖漿加熱的高溫海水攜帶著高濃度的硫化氫、重金屬等有毒物質，從海底裂隙中噴涌而出，形成了獨特的深海熱液生態(tài)系統(tǒng)。熱液噴口附近的生態(tài)環(huán)境對大多數生物而言過于嚴酷，但阿爾文蟲卻能在高溫、高硫化氫和高重金屬的極端環(huán)境中繁衍生息并形成高密度群落。因此“阿爾文蟲如何抵御環(huán)境毒素、適應極端環(huán)境”一直是學界高度關注的科學問題。

依托“科學”號科考船深海熱液科考航次，團隊深入研究了沖繩海槽熱液區(qū)阿爾文科賀氏擬阿爾文蟲。研究發(fā)現該物種具有諸多獨特特征：

• 一是它們呈現出罕見的亮黃色體色，其表皮細胞中分布的大量黃色顆粒是其體色來源；

• 二是賀氏擬阿爾文蟲是棲息位置最接近熱液噴口的動物，相比之下鎧甲蝦、貽貝等常見熱液動物只能生活在更遠處；

• 三是賀氏擬阿爾文蟲體內富集了大量無機砷，部分個體中砷含量竟高達體重的1%，但它們卻能在超高濃度砷環(huán)境下安然無恙。

A:賀氏擬阿爾文蟲生活的深海熱液煙囪，其中A’顯示熱液噴口附近的賀氏擬阿爾文蟲群落；B:賀氏擬阿爾文蟲個體；C和D:賀氏擬阿爾文蟲軀干及頭冠皮下表的亮黃色顆粒。

進一步研究發(fā)現，賀氏擬阿爾文蟲表皮細胞內的黃色顆粒主要由砷和硫構成，與標準的三硫化二砷（雌黃礦）完全一致。研究團隊結合全基因組測序與蛋白質組學發(fā)現，這些顆粒中顯著富集了多藥耐藥轉運蛋白與血紅蛋白。前者是高度保守的砷轉運與解毒蛋白，后者則負責結合和運輸硫化氫。

基于以上研究結果，研究團隊首次提出賀氏擬阿爾文蟲演化出一種獨特的“以毒攻毒”的砷-硫化氫偶聯解毒機制。賀氏擬阿爾文蟲通過攝食含高濃度砷的生物膜獲取砷化物，這些砷在多藥耐藥轉運蛋白的作用下被轉運并富集到頭冠、表皮、鰓絲和消化道等組織的上皮細胞內。同時，硫化氫通過血紅蛋白被輸送至這些解毒細胞。最終，兩種劇毒物質在細胞器內結合，形成不溶性的三硫化二砷礦物，從而被“鎖定”并實現解毒。

本研究首次揭示了動物利用兩種環(huán)境劇毒物質實現自我解毒并適應極端生態(tài)位的獨特機制，不僅為理解動物的適應性演化提供了新視角，也為生物礦化研究和環(huán)境毒理學開辟了新方向。

• 信息來源：北京日報客戶端。

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