深海剧毒环境中的「以毒攻毒」生物:蠕虫生存机制解码
(图片来自网络)
在太平洋海底2000米深处,存在温度高达400摄氏度的极端热液环境,周围充满剧毒的硫化氢和重金属,被科学家称为“地球上最极端的化学地狱”。然而,一种鲜黄色的赫斯帕拉尔文氏蠕虫(Paralvinella hessleri)却能在这样的环境中“活得有滋有味”。2025年,中国科学院海洋研究所的研究团队在《PLOS生物学》上发表了一项令人惊叹的发现:这种蠕虫通过一种前所未有的“以毒攻毒”机制,成功将两种致命毒素——砷和硫化氢,结合成无毒的雌黄矿物,实现了生物界首个已知的解毒性生物矿化。
为何蠕虫能在剧毒环境中生存?关键在于它独特的“解毒”方式。砒霜(砷)是剧毒物质,但蠕虫将其转化为“难溶于水的毒矿石”——雌黄。雌黄虽然是含砷矿物,但其毒性比砒霜低约10倍,因为毒性无法释放出来。当科学家测量蠕虫体内砷含量时,发现浓度高达10189±2,231微克/克(鲜重),相当于体重的1%都是砷,且92.21%为毒性最强的三价无机砷,却未出现中毒症状。
进一步研究发现,蠕虫上皮细胞中遍布直径约0.77 - 1.29微米的黄色颗粒,这些颗粒是雌黄矿物晶体。科学家通过蛋白质组学分析,发现关键机制:一是通过多药耐药相关蛋白(MRP),将砷离子泵入囊泡;二是用特化血红蛋白运输硫化氢至同一囊泡。在还原性、低温等条件下,两种毒物结合形成雌黄,实现解毒。这一机制与深海鳞足螺(利用铁矿化防御)不同,鳞足螺为“防御”而矿化,而赫斯帕拉尔文氏蠕虫为“解毒”而矿化,属于生物矿化的新范例。
这项发现不仅拓展了我们对极端环境下生命可能性的认知,更为环境治理提供新灵感。未来可能借鉴这种天然解毒过程,开发新型砷污染处理方法。大自然用数亿年的演化,向我们展示了生命适应的智慧,而科学研究的突破,让我们有机会将这些智慧转化为解决现实问题的工具。
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