轮虫偷基因、隐态复活

事实上，大多数抗生素并不是科学家发明的，而是由真菌和细菌自然产生的。现在，在一项新发表于《自然·通讯》的研究中，一组研究人员发现一群鲜为人知的淡水动物，会利用从细菌中“窃取”的抗生素配方，来保护自己免受感染。这种不寻常的对抗感染的策略，或许能为寻找能治疗由细菌或真菌引起的人类感染的药物带来新的希望。
基因的水平转移
这种微小的生物名为蛭态轮虫，意思是“头顶轮子的爬行动物”。尽管它们的大小只有人类头发的宽度，但它们和其他动物一样，有头、嘴、肠道、肌肉和神经。无论是池塘、溪流、湖泊，还是时而干涸时而冻结的苔藓、土壤、水坑和冰盖，世界上任何有淡水的地方都有它们的身影。
更有趣的是，在这种物种中，大约十分之一的基因是从细菌、真菌甚至植物等不同种类的生命中复制过来的。从其他物种复制基因的现象，被称为水平基因转移。
这种情况在细菌中很常见，并且科学家也开始逐渐在更大、更复杂的生物身上发现这种现象。不过，尚没有在其他生物身上，发现像蛭态轮虫这样的如此大规模的基因导入。
虽然科学家仍然无法确定水平基因转移是如何发生的，但他们已经知道转移的基因通常能使新主人在进化生存斗争中获得优势。那么，对于蛭态轮虫来说，一个重大的谜团便是：它们为何要“窃取”如此大量的基因？
抑制感染的基因‍
在新的研究中，当研究人员将蛭态轮虫暴露在一种专门感染它们的致命真菌疾病中时，发现这些微小的动物会启动从细菌和其他微生物那里“窃取”的数百个基因。
当他们翻译了这些遗传密码以了解这些“被盗”基因的作用时，他们惊讶地发现，被最强烈地激活的基因，是那些看起来被认为是根本无法由动物制造的化学物质的指令——它们看起来像抗生素的配方。
通过追踪基因激活模式，研究人员观察了蛭态轮虫使用其中一种基因来对抗由一种真菌引起的疾病。他们发现，在感染了这种真菌后仍然幸存下来的蛭态轮虫，比死亡的蛭态轮虫多产生了10倍的化学配方。这表明，这种基因有助于抑制这种疾病。
毒性更小的抗生素配方
在研究了这些蛭态轮虫的DNA后，研究人员发现了数十种看起来与任何已知的抗生素都不同的化学配方。这表明一些从细菌身上“盗来”的复杂基因在蛭态轮虫身上发生了进化，这增强了蛭态轮虫产生新型抗菌剂的能力。
一般情况下，微生物产生的大多数天然化学物质，对包括人类在内的动物来说都是有毒的，只有少部分可以转化为治疗方法。而判断哪些是安全的既困难又昂贵。
研究人员认为，与从细菌和真菌中开发的抗菌剂相比，蛭态轮虫产生的抗菌剂应该毒性更小。因为如果蛭态轮虫已经在自己的细胞中制造出了一种化学物质，这暗示着它们可能已经调整或选择了那些对其他动物来说更安全的配方。因此，蛭态轮虫或许能帮助我们寻找可以应对耐药感染的抗菌药物。
原因在于缺乏性行为？
为什么蛭态轮虫是唯一一种要如此高频地从微生物那里“窃取”DNA的动物？在新的研究中，研究人员提出了一种看似“荒唐”的可能性：这可能与它们没有足够的性行为有关。
这种说法或许听起来很奇怪，但其实与蛭态轮虫的一个有别于其他所有已知动物的事实有关：自蛭态轮虫被发现的300年来，科学家从来未见到过雄性的蛭态轮虫，所有的蛭态轮虫都是雌性的。雌性蛭态轮虫产卵并将它们孵化成自己的基因副本，整个过程无需性、精子或受精。这种自我复制是一种快速增加数量的方法，但从长远来看，这是需要付出很大代价的——它会使动物变得相似，以至于开始变得不健康。
传染病总是在变化。对于有性行为的动物和植物来说，它们的基因会被重组成新的组合，这有助于它们的下一代抵御疾病。而通过完全的自我复制来繁殖的生物体则很“脆弱”，因为如果一个个体被感染，这种疾病就很容易传播给所有具有相同基因的其他个体。
如果这种想法是正确的，那么蛭态轮虫就需要用其他方法来控制疾病。所以，既然它们不能通过性行为来改变自己的基因，那么从其他地方获取DNA就会是权宜之计。这或许解释了为什么大量被盗取的基因都能对感染产生反应。
新的希望
早期的一些研究已经表明，蛭态轮虫从周围环境中“窃取”不属于它们的DNA已经有数百万年的历史。但这项新的研究首次发现，蛭态轮虫会利用这些“盗来”的基因对抗疾病，它们已经将抗菌配方写入了自己的DNA中。

当一个物种只剩下一种性别时，或许很快就会灭绝。对“蛭形轮虫”来说却不是这样，它们的群体全是雌性，照理来说无法进行有性生殖，难以适应环境变化；但通过从别的物种身上窃取DNA，这个群体竟然存活了8000万年。剑桥大学研究指出，它们偷取的对象包括细菌、真菌、植物等。
  蛭形轮虫生活在水里，然而并非所有水域都适合居住，像是污水处理厂的水池、盐度极高的湖水等。可是蛭形轮虫偷取其他生物的有用基因，并合并到自己的基因里头，所以可以在各种水生环境里存活；更惊人的是，有纪录显示它们还曾在无水环境中生活了9年之久。
  在自然界中，大部分生物为了适应环境变化，会以有性生殖重整后代基因，使物种能有更多的可能性。科学家说，蛭形轮虫则是因为偷来的基因而变得更强壮、更具抵抗力，它们身上有超过500种物种的基因。

被颠覆的进化常识
在生物学界，有一个近乎铁律的共识：一个物种如果长期放弃有性繁殖，几乎注定走向灭绝。理由很简单，有性繁殖能混合基因，产生多样性，帮助后代适应变化的环境。而只进行无性繁殖的种群，基因就像一潭死水，一旦遭遇剧变，极易全军覆没。
蛭形轮虫却对此说“不”。
研究表明，这些微小的动物已经孤雌生殖了至少8000万年。 8000万年，这是一个什么概念？那是恐龙尚未灭绝的年代。在这漫长的岁月里，它们所有的个体都是雌性，从未有过雄性，却繁衍出了400多个物种，遍布全球的淡水、苔藓、土壤和潮湿的角落 。它们是如何做到的？
答案，就藏在它们那堪称“疯狂”的生存策略里。
“拿来主义”的生存哲学
科学家们在对蛭形轮虫进行基因测序时，有了一个惊人发现：它们的基因组中，大约有10%的活跃基因，根本不是自己的，而是从细菌、真菌、甚至植物那里“偷”来的 。
这就是所谓的水平基因转移。在其他生物身上，这或许是偶发事件，但在蛭形轮虫这里，它成了一种生存的艺术。它们就像一个饥不择食的基因收集者，当环境干旱，细胞脱水，DNA链断裂时，它们会吞噬环境中任何比它们脑袋小的有机碎片，其中就包括其他微生物的DNA 。随后，它们利用一套超强的基因修复机制，不仅修复了自己的DNA，还顺手把这些外来的基因片段“据为己有”，缝进了自己的基因组里 。
这就不再是一个简单的“小虫子”，而是一个行走的遗传嵌合体，一个由来自不同物种的基因拼凑而成的“马赛克” 。
超能力的源泉
这些“偷”来的基因为它们带来了什么？答案是：一系列的超能力。
当面临致命脱水时，从细菌那里借来的基因会被激活，帮助它们合成特殊的糖类和蛋白质，取代细胞内的水分，把自己变成一具可以随风飘散的、完全干燥的“木乃伊”。这种状态叫“隐生”。一旦遇到水，它们能在几个小时内“复活”，最长干燥存活纪录甚至达到了9年。
当面临足以杀死人类的高剂量辐射时，还是这些外来的基因，尤其是那些来自耐辐射细菌的基因，赋予了它们强大的抗氧化能力和DNA修复能力，让它们能迅速愈合辐射造成的“粉碎性”基因创伤 。
而最新的研究，更是揭开了它们另一层神秘的面纱。发表在《自然·通讯》上的成果显示，当蛭形轮虫遇到致命的真菌感染时，它们会启动那些从细菌那里“借”来的数百个基因，像一座微型的天然抗生素工厂一样，自行合成复杂的抗菌化合物来对抗疾病。科学家们发现，存活下来的个体，其产生的这种抗菌物质比死亡的个体高出10倍 。
研究人员已经在它们的DNA中发现了数十种与任何已知抗生素都不同的“化学配方” 。这些经过千百万年进化、由动物自身产生的抗菌物质，或许比直接从微生物中提取的抗生素更稳定、对人体细胞的毒性更低。因为它们既然能让轮虫自己安然无恙，本身就说明它们通过了严苛的“生物兼容性测试” 。
蛭形轮虫约10%的活跃基因，都是这样“剽窃”而来，来源涉及超过500个不同的物种。
偷来抗脱水基因，它便不惧干涸，最长干燥存活纪录是9年。
更令人惊叹的是2024年《自然·通讯》的最新发现：当遭遇致命真菌感染时，蛭形轮虫会立刻激活从细菌那里“借”来的数百个基因，自主合成抗生素。实验显示，幸存个体产生的抗菌物质浓度，是死亡个体的10倍以上。
偷来抗氧化、抗辐射基因，它便能在核辐射剂量远超人类致死量的环境中悠然自得。

水平基因转移”，在细菌中最为常见：一个细菌能通过水平基因转移将一些基因传递给很多的细菌，比如抵抗恶劣环境或者抗生素的基因，让它们存活下去。

在微生物学发展的初期，科学家们初次窥见了肉眼无法察觉的微观世界，却因此陷入了一种哲学上的迷惘与困惑。
17世纪末，一位自学成才的科学家安东尼·范·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek）展开了一项让他重新思考“生命是什么”以及“生命的边界在哪里”的探索。这段旅程不仅颠覆了他自己的世界观，也在科学和哲学界激起了波澜，影响至今。通过他亲手磨制的透镜，列文虎克将观察对象放大了275倍——这位荷兰布商兼自然爱好者，成为第一位见到微观世界“异域生灵”的人。在这个他首次窥见的奇妙宇宙中，那些微小的生命体仿佛无视自然法则，令人惊叹。他满怀喜爱地称它们为“微生物”（animalcules）。
1687年，列文虎克发现了一些形态和功能都极为奇特的“微生物”，让他接下来的几十年都为之着迷地观察。我们现在知道，它们就是轮虫——这些微小生物拥有轮子般的附肢，列文虎克当时就猜测那是用来进食的，这个判断也被后来证实了。轮虫几乎无处不在：从热带到南极，从海洋到雨后的水洼，甚至在苔藓的水分中都能找到它们的踪迹。但列文虎克并不满足于“只看不动”。他决定做个实验来挑战这些微生物的极限：如果它们赖以生存的水环境被彻底蒸干了，会发生什么？
进食中的轮虫。
他观察到，其他“微生物”在失水干枯后通常都会迅速解体，或者像泄了气一样塌陷。但轮虫的反应却完全不同：它们会慢慢收缩，变成一个皱巴巴、桶状的小椭圆体——现在这种状态被称为“桶状体”（tun）或“干胞体”（xerosome）。
列文虎克接下来的发现，超出了他一切的想象——他从雨水排水沟的干燥沉积物中收集了轮虫桶状体，将其装入玻璃管后滴入水，然后通过自制显微镜观察，眼前的景象让他目瞪口呆：那些看似早已死去的轮虫竟然“复活”了。他在写给英国皇家学会的信中记述道：“我观察到，一些小动物挤在一起不动。不久后，它们开始慢慢伸展身体，半小时内，至少有上百只轮虫开始在玻璃中自由游动……”作为一位严谨的实验观察者，他不断重复实验：让轮虫彻底干燥，再加水激活，结果次次如此。即便样本已经干枯了整整一个月，轮虫仍然能“苏醒”。
他写道：“这些曾看似完全干涸、毫无生机的小动物，在加水后竟重新开始活动，仿佛从未遭遇任何伤害。”现代微生物学家后来发现，某些轮虫物种甚至能在干燥状态下“沉睡”长达九年，然后在水分回归后“重生”。
来自加州大学戴维斯分校的哲学教授科迪·吉尔莫尔（Cody Gilmore）指出，列文虎克的观察不仅带来了生物学上的问题——关于脱水与存活的极限，更引发了一场深刻的哲学矛盾。想象一下，轮虫桶状体在干燥沉积物中待了好几天，甚至几周，一动不动，没有任何生命活动的迹象。它们到底算是死了，还是仍然存活，只是进入了一种“休眠”状态？或者说，它们其实处于一种介于生与死之间的“第三状态”？我们大多数人，包括今天的生物学家和哲学家，都习惯性地认为生命是“非此即彼”的——不是活着，就是死了。但吉尔莫尔指出，轮虫和其他极端生存能力的微生物，似乎正挑战了这种“二元生命观”的合理性——它们似乎一直在某种“等待重启”的奇特状态中。
桶状体，大有趣：轮虫等“极端生存者”可以通过进入一种称为“滞育”（diapause）的休眠状态，在干燥环境中存活多年。它们会变成类似“桶状体”或“干胞体”（tun 或 xerosome）的形态，图中这个可能就来自轮虫种类 Macrotrachela quadricornifera
列文虎克当时写道，他的轮虫“复活”了，但他并没有明确说明，他是否认为这些生物真的死过后又复活了，还是它们其实一直都活着。也许他并未真正意识到，或者不愿正面面对他这一发现所带来的哲学难题。尽管皇家学会认可了他的观察，但他的研究成果在当时并没有引起太多关注，被尘封了多年。因为缺乏足够精密的显微镜和干燥测量工具，当时的博物学家们既无法复现实验，也难以深入理解其中的含义。事实上，列文虎克的很多早期发现都曾遭到怀疑——更别提什么“复活虫子”了。在当时的许多人眼中，那些肉眼不可见的奇异微生物世界，更像是一种幻想，而不是现实。
时至今日，尽管微生物学家已经花了几百年时间，试图解释轮虫和其他微生物是如何在极端环境中顽强生存的，但哲学家们仍在思索：生和死真的就是生物存在的全部状态吗？
在列文虎克开创性发现之后，后来的生物学家也找到了其他能“干涸后复活”的微观生命体。其中之一是“鳗虫”（现称为致病线虫 Anguillulina tritici 的幼虫），它们寄生在病变谷物中。它们干燥后甚至能变成粉末，但只要形体未被破坏，加点水，它们就能再次蠕动，恢复活动。
18世纪的英国自然学者亨利·贝克（Henry Baker）在见证了轮虫和鳗虫的“复活”后，忍不住感叹这种生命的神秘：“‘生命’究竟是什么，似乎既太过微妙，无法用理智清晰定义，也超出了我们感官的理解范围。”——他在1764年的《显微镜的用途》中如此写道。
18世纪70年代，意大利生物学家斯帕兰扎尼（Lazzaro Spallanzani）进一步探索这一生理现象背后的哲学意义。当时，科学家们已知轮虫之外，还有一种被称为“缓步动物”（即“水熊”）的微生物，也能在失水、辐射、极端温度、甚至太空真空环境下存活。斯帕兰扎尼在其著作《对某些可以被杀死并复活的奇异动物的观察与实验》中写道：
“一种在死亡后可以复活、而且在一定条件下可以多次复活的生物，是一个看似不可思议、却又真实存在的现象。它挑战了我们对‘什么是生命’的普遍理解，迫使我们产生全新的思想。这不仅是自然学者研究的宝贵对象，也深深吸引着最深奥的哲学思考。”
虽然这些“深层问题”当时并没有被直白地表达出来，但它们已经逐渐浮出水面：像轮虫、线虫、水熊这类生物在休眠状态中到底是活着还是死了？当它们“苏醒”时，是从死亡中复活，还是从沉睡中醒来？在当时的欧洲，宗教影响依然强大，发表挑战传统生命观的科学观点，可能会面临被教会驱逐或谴责的风险，这也使得相关研究进展缓慢、表达谨慎。
但科学永不止步。19世纪，法国动物学家路易·多耶尔（Louis Doyère）开始改进轮虫和水熊的干燥实验方法，引入了精准的温度控制和真空环境以排除水分。他是最早系统研究水熊的人之一。然而，即便如此，当时的主流自然学家仍对这些微生物是否真的“完全干燥”、是否彻底停止了生理活动保持怀疑。那时候，“代谢”这个概念还刚刚出现，生命的定义仍停留在是否能“繁殖、自主活动、成长”等可见标准上。
大约 10% 的轮虫基因，压根儿就不属于动物。
除了个别例外，荷兰科学家列文虎克当年提出的“这些微小动物到底是死是活”的问题，几乎被科学界冷落了一百多年。直到20世纪中叶，俄国出生的英国生物学家戴维·凯林（David Keilin）才重新唤起了人们对这些极端生物的兴趣。他强调，我们需要用科学的方法来理解它们为何能在极度干燥的环境中存活下来。
凯林本人患有哮喘，因此对呼吸机制特别感兴趣。他最重要的科学发现是“细胞色素”——这是细胞进行呼吸所必需的酶。但他对那些可以“暂停呼吸”的动物更有兴趣。1959年，他写了一篇详尽的论文，回顾了从列文虎克开始，到他那个年代为止的全部关于轮形动物“干涸求生”的研究。尽管这篇文章没有新实验数据，却彻底改变了人们对这个现象的理解。他不再把这当作一个哲学怪题，而是提出：不管是死是活，这种“干涸后还能活”的现象，其实是一种极端的生理休眠状态，值得认真研究。
他把轮形动物脱水后的状态命名为“隐生”（cryptobiosis）——也就是“看不到任何生命迹象，代谢活动也几乎完全停止，甚至用仪器都测不到”。通过利用“不可探测“这个术语，凯林绕过了以往人们纠结的“这到底算不算完全干了、算不算死了”等问题，把注意力转向一个新方向：这种几乎没有生命迹象的状态，是怎么做到的？
凯林的观点也为后来的“怎么做到的”研究奠定了基础。这类研究在当时受到太空探索的启发：科学家们开始设想，如果有些生物能耐受干燥，是不是也能在其他星球上活下来？到了1970年代，科学家在一些耐干燥的动物（比如丰年虾和线虫）体内发现了一种特殊糖分——海藻糖（trehalose）。这种糖能替代细胞内的水分，在干燥时保护细胞膜不被破坏。干涸时，海藻糖形成一种“玻璃态”的结构，支撑细胞不塌陷；等水回来了，它又会溶解，细胞就像被唤醒一样恢复正常。
但轮形动物却是个例外。科学家在2000年代发现，它们并不靠糖在细胞中形成保护架构，而是靠蛋白质。它们会合成一种叫“LEA蛋白”（晚期胚胎丰富蛋白）的物质来替代水分。这种蛋白最早在植物中被发现，是种子防干的关键。LEA蛋白分布在轮形动物细胞膜周围，当水分流失、细胞缩小变形时，这些蛋白就像支架一样维持结构不崩塌。一旦水回来了，细胞就像展开的纸一样恢复原貌。
但这不代表轮形动物“复活”时毫发无损。在干燥期间，它们的DNA会出现不少断裂，染色体碎成好几段。但神奇的是——不管脱水了几年，只要给它们水，它们通常在5到10分钟内就能动起来。半小时左右，它们就能修复DNA，几乎回到原来的样子。这种“死而复生”离不开它们超强的DNA修复能力。
这种又脆又灵活的DNA状态，虽然容易断裂，却也带来了令人惊讶的弹性。这种特殊的韧性，反而为它们出现各种神秘的基因“异常”打下了基础——而这些异常，很可能正是它们能在极端环境中生存下来的关键。
轮形动物常被称为“进化界的丑闻”，因为它们的基因组中有大约10%居然不是动物的基因。它们似乎“偷”来了酵母、真菌和植物的DNA，并将这些基因整合进了自己的遗传系统。更令人震惊的是，正是这些“外来”基因，帮助它们获得了在干涸环境中生存下来的能力。科学家已经确认：它们赖以干涸生存的关键基因，很多其实是非动物来源的。
图源：Sci- Inspi from youtube
轮形动物不仅具备惊人的DNA修复能力，还能将外来的DNA据为己有，这两项本事都不太可能是偶然进化来的巧合。问题是，它们到底是怎么获得这些“外援基因”的呢？来自意大利韦尔巴尼亚水资源研究所的生物学家迭戈·丰塔内托（Diego Fontaneto）提出了一个假设：轮形动物可能就是在干涸-复苏的过程中“顺手牵羊”，把这些外来DNA整合进了自己的基因组。
但这又引出了一个悖论：“如果它们依靠细菌DNA才能在干涸中生存，那它们又是如何在没有这些基因之前活下来并获得它们的？” 这就成了一个“先有鸡还是先有蛋”的问题了。
但有一件事我们是确定的：当轮形动物完全干涸后，它们的生理活动确实会彻底停止。在它们卷缩成桶状体状态时，完全检测不到任何生命迹象。为了理解这种“假死”状态的神秘表现，研究人员这些年甚至借用了文学中的比喻。意大利生物学家丰塔内托举了两个例子：它们会不会像奥斯卡·王尔德（Oscar Wilde）小说里的多利安·格雷（Dorian Gray）？画中的他日渐衰老，而现实中的他却永远年轻，直到那幅画被毁，才暴露出他真正衰败的模样——也就是说，轮形动物在干涸时其实一直在暗中“老去”，直到复活时才显露岁月痕迹？还是说它们更像童话中的睡美人？在沉睡期间时间被冻结，直到醒来时，一切如初。
不过，现实可能比童话更离奇。丰塔内托说，轮形动物在复水之后，有时看起来甚至比进入干涸前还年轻。复活后的它们往往活得更久、繁殖得更多，远超那些从未干涸过的同类——尽管它们在水中生活的时间是一样的。“看起来它们真的需要干涸，”丰塔内托说，“对它们来说，这不是压力，而是一种必须的、极具好处的过程。”
尽管生物学家们如今已经了解了一些轮形动物在干涸与生还过程中所涉及的机制，但关于它们在“死亡边缘”的哲学争论仍未停歇。早年凯林用巧妙的语言绕过了“生死之争”，让研究者把注意力放在具体的生物机制上——但现在，我们似乎又绕回了原点。
在Gilmore看来，是否有代谢活动并不能完全等同于“是否有生命”。他说：“其实有很充分的证据表明，在桶状体状态下，轮形动物确实没有代谢活动。”但即便如此，“我们依然不能断定它是死的还是活的。代谢的存在与否，并不能直接回答它们的生物学状态到底是什么。”
按照Gilmore的观点，虽然我们可以很有把握地说：轮形动物干涸成桶状体时，确实检测不到任何生命迹象——没有代谢、没有呼吸、也没有消化——但同样有力的事实是：只要一滴水回来，它们又能迅速恢复活动。这说明问题的根源，可能出在我们用来划分“生与死”的传统框架本身。他将这种非黑即白的思维称为“穷尽论”（exhaustivism），意思是它试图用“要么活着、要么死了”两个选项，去“穷尽”一切可能状态。
Gilmore进一步解释说，用“生或死”来划分一切生物状态，其实是不合理的。他说：“死亡，其实是一种‘历史属性’，它意味着你经历过‘死亡’这个过程。而死亡的前提是你‘曾经活着’——或者至少处于某种像‘隐生’那样的生命状态。”换句话说，世界上有很多东西，它们既不活也不死，比如牙刷、石头、烤面包机。这些东西之所以不是“死的”，是因为它们从来就没有活过。所以，Gilmore 和其他一些研究者认为，像轮形动物那样进入“隐生状态”（cryptobiosis），其实属于一种完全独特的存在形式。
德国法兰克福歌德大学的社会学教授Thomas Lemke，提出了一个和主流观点略有不同的思路，来解释列文虎克所观察到的那些“干涸后复活”的轮形动物到底处于什么状态。Lemke建议我们别再用“隐生”（cryptobiosis）这个词了。因为如果按希腊语字根来解读，“cryptobiosis”暗示的是某种隐藏的生命力还存在着。而他认为，轮形动物在干涸的状态下，并没有任何“潜藏着的”生命迹象。
Lemke更倾向于用“悬浮生命”这个新词来描述这种状态，拉丁语中他称之为 limbiosis，源自 limbus，意指“边界”或“边缘”。它提供与其它事物的连接。Lemke解释道，悬浮意味着你处于两种状态之间。比如说，一座悬索桥就是“悬在”两岸之间。他指出，我们关注的重点不应该是“未来会不会活”，而应该是现在到底发生了什么。
轮形动物的确在为“第三种生命状态”提供强有力的证据，即使它是在生与死两个主要的态之间建立了连接。范·列文虎克对那个奇特微观世界的最初观察在当时的其他博物学家听来就如同幻想一般，这反过来影响了他坚定的经验主义科学方法，以及他倡导用可见的证据来解释现象，而非依靠哲学推理。如果他知道他那些关于复活的微小生物的奇特观察，竟然为一场延续数个世纪的哲学辩论奠定了基础，他该会多么惊讶啊！

轮虫利用其它的方法维持了健康基因和有活力的谱系。其中一个就是基因转换(gene conversion)，即通过DNA修复机制或是其他策略用一个等位基因替换另外一个。另一种策略是水平基因转移(HGT)，将来自一个生物体的DNA 转移到另一个生物体，这一机制在微生物中常见，但在动物中却很少见到。至少有8%的轮虫基因有可能是通过HGT获得，这比任何其他的动物都多。轮虫却不同寻常，它们可以脱水达数周或数月，当重新获得水时可以恢复生命力。在这一脱水的阶段，它们的DNA会断裂成许多的碎片。当它们补充水份时，有可能是一个机会，将来自摄入细菌、真菌或微藻的外源DNA片段转移到了轮虫的基因组中。
　　更为重要的是，这有可能为轮虫整合来自另一个轮虫的基因提供了机会。作者们认为，如果它需要通过基因转换来获取基因以修复损伤基因，这将是非常有用的。“突变和DNA修复过程以这种方式模拟了性的某些方面，”Mark Welch说。
　　另一个惊人的研究发现是，蛭形轮虫基因组中转座子的数量极低，“这些被称作为‘遗传寄生物’的DNA片段有时候能够在基因组中四处移动，引起有害突变。尽管转座子构成了大约50%的哺乳动物基因组，它们却只占轮虫基因组的3%，并且它们的扩增能力似乎非常有限。这为轮虫提供了一层大多数动物没有的保护来避免突变。

无性繁殖的问题是所有后代的基因都与母亲相同。从本质上讲，这是近亲繁殖的终极形式，除了减数分裂期间偶尔出现的复制错误，没有办法创造更多的遗传多样性。因此，无性繁殖的动物更容易受到寄生虫、疾病和环境波动的影响，缺乏基因多样性来应对这些问题。

有性生殖物种约出现在100万～200万年前，而无性生殖的物种历史很少超过10万年，或者至少理论上如此。但蛭形轮虫公然蔑视了这一预测。她们成功的秘诀之一似乎是能够从其他生命形式“窃取”基因，这很可能是通过其食物实现的。这些外来基因可能造就了蛭形轮虫另一种超常能力：对干旱和极强辐射的抵抗力。蛭形轮虫的遗传物质整合了外来基因，能够编码修复断裂DNA的酶。窃取基因和重建基因组的过程可能为蛭形轮虫提供了与有性生殖一样的演化优势。

大部分科学家认为，只有通过有性繁殖才有可能形成更加适应环境的新物种，而无性繁殖则不可能使物种进化。蛭形轮虫无性繁殖的发现，推翻了动物需要通过交配来创造生物多样性的理论。甚至有科学家表示，蛭形轮虫等无性繁殖生物的进化，是生物进化的一个必然趋势。英国帝国理工学院生物学家巴尔克劳博士说：“这是一个令人兴奋的发现，它将为今后的科学研究提供一个新的角度。”
最早的单细胞生物出现在35亿年前，与多细胞生物相比，单细胞生物在地球上生存的时间要久远得多，其以非常快的繁殖能力形成生物群落和生物圈。单细胞生物虽然只由一个细胞构成，但能完成营养、呼吸、排泄、运动、生殖和调节等生命活动，并且也能处理复杂的信息并做出相应的决策。蛭形轮虫虽然是无性繁殖，但其单基因断裂后，又能重新整合。

蛭形轮虫谱系中的 vag 旋轮虫栖息于经常遭受干旱的临时生境中。最近公布的 vag 旋轮虫基因组草图显示出一种独特的基因组结构，这种结构与减数分裂不兼容，这表明干燥诱导的 DNA 损伤可能重塑了这些生物的基因组结构。然而，迄今为止，轮虫中 DNA 损伤与干燥之间的因果关系从未得到证实。为了验证干燥诱导 DNA 双链断裂（DSB）这一假说，我们开发了一种方案，可使干燥后的 vag 旋轮虫具有较高的存活率。我们使用脉冲场凝胶电泳来监测基因组完整性，追踪干燥蛭形轮虫中 DSB 的发生情况，并观察到这些断裂随着在脱水状态下所经历的时间而积累。这些 DSB 在重新水化后会逐渐修复。即使基因组被质子辐射完全粉碎成小的 DNA 片段，vag 旋轮虫个体仍能够从干燥状态中有效恢复并修复大量 DSB。有趣的是，在研究紫外线 A 和紫外线 B 照射对干燥蛭形轮虫基因组完整性的影响时，我们观察到这些天然辐射也会导致重要的 DNA DSB，这表明在干燥阶段基因组并未受到保护，但这些有趣的生物中的修复机制极其高效。

物遗传物质 DNA的遗传保守性是维持生物物种相对稳定的最主要因素。然而，在长期的生物演进过程中，生物体时刻受到来自内、外环境中各种因素的影响，DNA 的改变不可避免。各种体内外因素所导致的 DNA 组成与结构变化称为 DNA 损伤(DNA damage)。DNA 损伤可产生两种后果：一是损伤导致 DNA 的结构发生永久性改变，即突变；二是损伤导致 DNA失去作为复制和（或）转录的模板的功能。
在长期的生物进化中，无论低等生物还是高等生物均形成了自己的 DNA 损伤修复系统，可随时修复损伤的 DNA,恢复 DNA 的正常结构，保持细胞的正常功能。实际上，DNA 损伤的同时即伴有DNA 损伤修复系统的启动。受损细胞的转归，在很大程度上，取决于 DNA 损伤的修复效果，如损伤被正确修复，细胞的 DNA 的结构恢复正常，细胞就能够维持正常状态；如损伤严重，DNA不能被有效修复，则可能通过凋亡的方式，清除这些 DNA 受损的细胞，降低 DNA 损伤对生物体遗传信息稳定性的影响。另外，当 DNA 的损伤发生不完全修复时，DNA 发生突变，染色体发生畸变，可诱导细胞出现功能改变，甚至出现衰老、细胞恶性转化等生理病理变化。如果遗传物质具有绝对的稳定性，那么生物将失去其进化的基础，就不会呈现大千世界、万物生辉的自然景象。因此，自然界生物的多样性 依赖于 DNA 损伤与 DNA 损伤修复之间的良好平衡。

轮虫以极强的抗逆性（如隐生现象）闻名，其在极端干燥环境下DNA会断裂成碎片，但通过高效的修复机制，在复水后能重新组装DNA并复活。这种机制包括依赖DNA连接酶等酶类修复断裂，使其能在短时间内重塑遗传物质完整性。
关键点：

• 抗逆机理： 轮虫在干燥时进入休眠，DNA虽断裂，但细胞内存在特殊保护物质（如海藻糖）和高效修复酶。
• 修复过程： 复水后，利用细胞内的修复系统，将数千个DNA碎片在短时间内有序连接成完整染色体。