深海等足类（如大王具足虫Bathynomus giganteus）是已知最大的等足类动物，体长可达 50 厘米，重约 1.7 公斤。它们是深海清道夫，主要靠海洋雪（上层沉降的有机碎屑）和偶尔的动物尸体（如鲸落）为食。由于食物极其稀缺，它们演化出了罕见的耐饥饿能力：在实验室中记录到超过 5 年不进食仍存活。然而，维持巨大体型需要能量，这看似矛盾，因此称为“深海巨人症悖论”。

为了回答这个问题，中国科学院海洋研究所（Institute of Oceanology of the Chinese Academy of Sciences, IOCAS）的一个研究团队揭示了这些深海巨兽在极端营养限制下繁衍生息的机制。

通过将多组学分析与功能测定相结合，研究人员发现，深海等足类动物有一种双重生存策略来应对营养贫乏（寡营养）的环境：一个能够储存大量食物的巨大胃囊，以及极低的基础代谢率（basal metabolic rate, BMR）。该研究成果发表在《细胞》（Cell）杂志上。

在这项研究中，研究人员分析了来自不同深度的两种等足类物种：来自约 898 米水深的Bathynomus jamesi和来自约 300 米水深的Bathynomus doederleini。通过整合比较基因组学与形态学、生理学、行为学和宏基因组学分析，他们揭示了应对食物限制条件的“开源节流”策略。

研究发现，深海等足类动物的胃约占其整个身体的三分之二，远大于其浅水或潮间带近亲的胃。当胃中充满食物时，其中含有一种被精细研磨、广泛消化的泥状混合物，并且消化细菌（如厚壁菌门 Firmicutes）的比例相对较低。相反，其胃中富含与脂质储存相关的衣原体（Chlamydiae）。这些特征表明，深海等足类动物可能在有机会进食时大量摄食，然后急剧降低其基础代谢率，从而使这些食物储备能够在长时间内被消化和利用。

一个“借来”的基因及其作用

研究人员还鉴定出一个水平转移基因ND1，该基因起源于一种外源共生细菌，随后被整合到等足类动物的基因组中。该基因与电子传递链中复合物 I（Complex I）的一个组分同源，被推测在能量代谢中发挥关键作用。

作为一个外源获得的基因，ND1 似乎克服了水平基因转移的某些局限性：它能够在转移后发生复制，并实现超高表达。

此外，研究人员还发现深海等足类动物中存在一种通过组蛋白表观遗传修饰实现的基因表达调控机制，该机制实现了“高效、节能、精确控制”。ND1 的超高表达受到组蛋白乙酰化的特异性调控。

在低温条件下测试 ND1 功能

为了测试该基因的功能，研究人员将 ND1 导入斑马鱼、线虫和人类 293T 细胞中。结果显示，在正常温度下，ND1 会加速能量代谢，使生物体对饥饿的耐受性降低。

然而，在低温条件（模拟深海环境）下，ND1 敲入有效抑制了能量代谢并降低了线粒体活性。这使得斑马鱼的饥饿耐受性提高了37%。

这些结果表明，ND1 通过精细调节代谢抑制的程度来调控线粒体代谢网络，从而解决了巨型化所需的高能量需求与极端环境中代谢抑制需求之间的根本权衡。

这些发现可能意味着什么

该研究首次揭示了一种新的进化策略：深海巨型动物通过水平基因转移与表观遗传优化相结合，重新编程其能量分配。

“我们的工作不仅破解了深海等足类动物超长饥饿耐受的奥秘，”该研究的第一作者Yuan Jianbo说，“而且为理解生命如何在极端环境中平衡生长与生存提供了一个重要范例。”（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Jianbo Yuan et al, Deep-sea megafauna co-opts microbial energy metabolism genes to withstand ultra-long starvation, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.05.012.