科技日報記者 宋迎迎

9月12日，記者從中國科學(xué)院海洋研究所獲悉，該所科研團隊在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(yīng)機制，不僅為理解動物的適應(yīng)性演化提供了新視角，也為生物礦化研究和環(huán)境毒理學(xué)開辟了新方向。相關(guān)研究成果在國際學(xué)術(shù)期刊《公共科學(xué)圖書館-生物學(xué)》發(fā)表，并被《科學(xué)》《自然》雜志報道。

大洋板塊交界處，巖漿加熱的高溫海水?dāng)y帶著高濃度的硫化氫、重金屬等有毒物質(zhì)，從海底裂隙中噴涌而出，形成獨特的深海熱液生態(tài)系統(tǒng)。阿爾文蟲卻能在這種極端環(huán)境中繁衍生息并形成高密度群落。

依托“科學(xué)”號科考船深海熱液科考航次，科研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。研究人員發(fā)現(xiàn)，該物種具有諸多獨特特征，它們呈現(xiàn)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。此外，該物種體內(nèi)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。

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

基于以上研究結(jié)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(lián)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(zhuǎn)運蛋白的作用下，被轉(zhuǎn)運并富集到頭冠、表皮、鰓絲和消化道等組織的上皮細胞內(nèi)。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(zhì)在細胞器內(nèi)結(jié)合，形成不溶性的三硫化二砷礦物，從而被“鎖定”并實現(xiàn)解毒。

哈佛大學(xué)進化生物學(xué)家Peter Girguis評價說：“這是首次在動物細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)砷化物礦物。這一發(fā)現(xiàn)提醒我們，生命演化出解決環(huán)境難題的方式仍遠超我們的想象。”

（研究團隊供圖）