深海里的巨型“西瓜虫”，不吃不喝5年都没死！它是怎么做到的？

寻常球鼠妇（Armadillidium vulgare）缩成了一个球（图片来源：Sukkoria, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons）

它的学名叫鼠妇，拥有西瓜虫、潮虫、地虱子等众多俗名，不过它不是昆虫，而是一种甲壳动物。在雨后潮湿的地面上，只要轻轻碰一碰这种生物，它就会缩成一个可爱的小球。不过，如果把它放大二十倍，变成一个长达二三十厘米的巨型虫子，恐怕那种可爱感就会荡然无存。

其实，这种放大版的西瓜虫在地球上真实存在。这些西瓜虫的亲戚被称为“大王具足虫”，生活在几百到上千米的深海中。它们长期在黑暗、寒冷、食物稀缺的环境里生存，以沉入海底的动物尸体为食。

而且更令人惊讶的是，它们甚至能在“绝食”数年的情况下保持存活。据《日本经济新闻》【1】报道，2007年9月，日本三重县鸟羽水族馆曾从墨西哥湾获得了一只雄性大王具足虫。这只体长近30厘米、体重约一千克的生物，在2009年1月吃下一条竹荚鱼之后，就再也没有进食。然而，直到2014年2月，这只大王具足虫才死亡。去世之前，它在5年多的时间里没有摄入任何食物。

鸟羽水族馆的大王具足虫（图片来源：《日本经济新闻》）

最近，在一篇发表于《细胞》【2】（Cell）的论文中，中国科学院海洋研究所李富花团队终于破解了这种神奇能力背后的奥秘。

深海“大胃王”

其实，大王具足虫并不是一个单一物种，而是一大类生活在深海中的等足目生物，也常被称作“深水虱”。早在上亿年前，等足目生物就已经出现在了地球上。而且，令人惊讶的是，在漫长的演化过程中，这类生物的外形并未发生太大变化，深水虱看上去几乎就是地面上鼠妇的放大版本。因此，这类生物也算得上一种古老的活化石。

在日本鸟羽水族馆展出的那只深水虱，学名为巨水虱（Bathynomus giganteus）。相比于它们陆地上或是潮间带的近亲，譬如鼠妇或大洋海蟑螂（Ligia oceanica），深水虱的体型明显要大得多，并且分布在不同深度的海域里。

而且，生活的海洋越深，相应的深水虱种类往往体型也越大。按照常识，深海环境远离阳光，食物来源更加稀少，营养条件理应更加贫瘠。在这样的环境中，为何它们反而能长到如此巨大的体型，又为何能够长期耐受饥饿，人们并不清楚。

近年来，一些深水虱样本开始被陆续带回实验室。2018年，中国科学院海洋研究所李新正团队搭乘“深海勇士”号载人潜水器，在中国南海约900米深的海底采集到了一批詹姆斯深水虱（Bathynomus jamesi）样本。2020年，浙江舟山附近的渔民也在约300米深的海域捕获到了一些道氏深水虱（Bathynomus doederleini）。随后，李富花团队也在2021年获得了其中的部分样本。

在李富花团队中，一位长期研究甲壳动物的成员对这些样本产生了兴趣。他便是中国科学院海洋研究所研究员袁剑波，也是这篇论文的共同第一作者之一。他听说深水虱可以长期绝食的传闻后，便对这类生物产生了持续的兴趣。他意识到，这些样本或许可以提供关键线索，回答深水虱为何如此耐受饥饿的问题。

上方为道氏深水虱，下方为詹姆斯深水虱（图片来源：受访者提供）

拿到这些样品之后，袁剑波做的第一件事就是解剖了它们。从外形上看，道氏深水虱和詹姆斯深水虱几乎没有明显区别，唯一显著的差异是体型大小：前者体长大约10厘米，而后者可以长到20厘米左右。在它们坚硬的外壳之下，两种深水虱的肌肉组织都不算发达。在它们的体内，沿着体腔分布着一片片白色的结构。这是一种名为“脂肪体”的器官，其中储存着大量脂肪。

但更引人注意的是它们消化系统的差异。在詹姆斯深水虱体内，胃部几乎占据了其体腔的三分之二，肠道则被挤占得几乎看不见；相比之下，道氏深水虱的胃部比例则要小得多，而且肠道中也能看到明显的内容物残留。同样是深水虱，同样生活在相似的深海环境中，只是栖息深度相差几百米，它们却呈现出如此显著的差异，这让袁剑波感到有些意外。

他注意到，两种深水虱的胃都被塞满了，但其中内容物的状态完全不同。袁剑波回忆道：“我们一般认为，如果人的胃里装满了食物，那么这些食物应该会处于较为原始的形态。但是，詹姆斯深水虱胃中的食物已经成了泥一样的东西，而道氏深水虱的胃中还有许多成型的鱼骨头之类的残留结构。”

袁剑波推测，这可能与不同深度环境中深水虱不同的食物获取方式有关。在深海中，营养供应极不稳定，鲸落或鱼类尸体的出现往往是偶然事件。一旦出现，生物必须在短时间内迅速摄入尽可能多的能量，但与此同时，它们也需要面对漫长的食物空窗期。

在这样的节奏下，生活在海洋更深处的詹姆斯深水虱似乎选择了更“极端”的策略。它们会将食物一次性大量吞入，先储存起来，再在之后的时间里慢慢消耗利用。袁剑波形容，这种方式有点像牛等反刍动物的策略，只不过发生在深海之中。

它们胃里的细菌有什么用？

随后，袁剑波进一步分析了这两种深水虱胃肠道中的微生物组成。他原本猜想，既然詹姆斯深水虱和道氏深水虱在食物处理方式上差异明显，那么它们消化道中的微生物群落，理应也会呈现出相应的分化。但令他意外的是，两种深水虱的肠道微生物组成几乎没有明显差别，反倒是胃部微生物的组成出现了明显的分化。

在道氏深水虱的胃中，研究人员检测到了大量与食物消化分解相关的细菌，它们似乎在帮助宿主进一步处理摄入的食物。而在詹姆斯深水虱的胃中，这类细菌的数量明显减少，取而代之的是一种更引人注目的微生物——衣原体。

这种细菌寄生在深水虱的胃部细胞内部，它们依赖于宿主细胞完成能量代谢，同时在这个过程中，又会促进脂肪酸的合成。基于这一点，袁剑波提出了一个可能的解释：这些微生物或许在某种程度上参与了宿主脂质的积累过程，从而帮助詹姆斯深水虱在脂肪体内构建更大的脂肪储备。

而基因组分析又为深水虱的脂肪储备提供了另一层证据。研究人员发现，在詹姆斯深水虱的基因组中，与蛋白质消化和吸收相关的基因拷贝数明显增加，而与脂质代谢和整体能量消耗相关的基因家族则呈现出显著减少的趋势。但与脂肪合成相关的基因拷贝数，则基本保持稳定。也就是说，它们似乎强化了食物初级消化的能力，维持了脂肪合成的能力，同时又降低了整体能量消耗相关的代谢活动水平，这些机制也能帮助它们更好地将能量以脂肪的形式储存起来。

这个基因可能是能量代谢开关

意识到深水虱与其体内微生物之间可能存在如此紧密的联系之后，袁剑波意识到了一个更深入的问题：这些深水虱是否有可能早在远古时期，就已经与微生物有了更深层次的基因交流？于是，带着这个问题，他开始在两种深水虱的基因组序列中，系统性地寻找来自外源生物的遗传痕迹。

研究结果显示，在詹姆斯深水虱和道氏深水虱的基因组中，都存在一种名为ND1的基因。这个基因起源于细菌，同时在序列特征上，又与真核生物中参与能量代谢的相关基因存在一定程度的相似性。而且，这组基因的出现时间，可以追溯到两种深水虱尚未分化的共同祖先阶段。

研究人员发现，在詹姆斯深水虱的基因组中，来源于细菌的ND1基因不仅被保留下来，还发生了扩增，形成了多份拷贝，并且表现出了异常高的表达水平，这引起了袁剑波的注意。他说：“一般情况下，水平转移进宿主的基因，表达量都不会特别高，也很少会出现明显扩增，因为宿主通常需要时间去适应这些外来的遗传元件。但ND1的情况如此特殊，说明它对宿主而言特别必要。”

而在这种高表达背后，其实还有一层更精细的调控机制。研究人员发现，深水虱会通过调节组蛋白的修饰状态，来精准控制这些基因的高表达。袁剑波认为，这可能是深水虱节省能量消耗的另一种方式。当深水虱需要快速获取或利用能量时，相关代谢基因就会通过组蛋白乙酰化被迅速激活；而在生长或储能阶段，它们又会切换到另一组与体型扩张相关的基因表达模式。

意识到ND1基因可能与深水虱耐受饥饿能力密切相关之后，研究团队便开始尝试进一步验证它的功能。然而，他们手中并没有深水虱的活体样本，同时也缺乏针对这种深海甲壳动物的基因编辑工具。而且，哪怕这些技术问题都能够解决，另一个更现实的障碍则是，对于深水虱这种寿命较长的生物，如果要观察其耐饥饿能力的变化，实验周期可能会被拉得极长。于是，研究团队最终选择用斑马鱼作为模式生物。

但他们的实验并不顺利。研究人员将ND1基因导入了斑马鱼体内，希望观察它是否能够提升斑马鱼的耐饥饿能力。可结果却出人意料：这些经过改造的斑马鱼不仅没有表现出更强的耐饥饿能力，反而会比正常个体更快地饿死。这一结果让袁剑波一度感到有些沮丧，甚至开始怀疑研究走进了死胡同。

但在与同行的交流过程中，袁剑波意识到，深水虱所生活的环境温度远低于斑马鱼的常规饲养条件，这意味着两者的基础代谢水平本身就存在显著差别。于是，他调整了实验思路，尝试降低斑马鱼的饲养温度，从27°C调整到了18°C。虽然这一温度距离深海环境仍有很大差距，但相比于斑马鱼通常生活的室温已经明显降低。袁剑波惊喜地发现，在较低温度条件下，携带ND1基因的斑马鱼果然表现出了截然不同的生理状态，对饥饿的耐受能力明显增强。

通过模式生物基因敲入解析ND1的耐饥饿分子调控功能（图片来源：受访者提供）

尽管目前仍无法完全了解其背后分子层面的具体作用机制，但袁剑波认为，ND1可能扮演了一种能量代谢调节因子的角色：ND1像一个调节开关一样，根据深水虱所处的生理状态，在不同模式之间切换。当深水虱需要捕食或生长等高能耗的活动时，ND1便会带动其整体的能量代谢；而在长期缺乏食物的环境中，它又能够帮助生物进入一种低能耗的节能状态。也就是说，ND1发挥何种作用，取决于宿主当时的代谢需求。

结语

不过，袁剑波也强调，这些结论目前仍然都是推测。他们尚不清楚，在真实的深海环境中，这些深水虱是否真的以这样的方式运作。如果未来他们能有更接近深海环境的培养条件，同时能获得更多活体的深水虱样本，并发展出适用于这类生物的基因编辑技术，那么他们才能够进一步验证这一系列猜测。

而在那之前，这些来自深海的巨大生物，依然还保留着许多未被完全解开的谜题，有待科学家一步步探明。

本文内容基于发表于《Cell》（2026年第5卷）的研究论文《Deep-sea megafauna co-opts microbial energy metabolism genes to withstand ultra-long starvation》，及对文章通讯作者袁剑波研究员的采访。

作者简介

黄雨佳

审核专家

袁剑波，中国科学院海洋研究所研究员。

参考文献：

【1】https://www.nikkei.com/article/DGXNASFK1404F_U4A210C1000000/

【2】https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)00571-4