T这只纽斯河水犬过着懒散的生活,仿佛被一种看不见的重量压得喘不过气来。这只斑驳的棕色蝾螈,大约和人类的手掌一样长,在北卡罗来纳州的河流中,它很少离开隐藏在岩石或原木下的洞穴。它“捕猎”的方式是静静地坐在河床上,等待昆虫游过,然后蹒跚向前吞下猎物——这是一种无意识的反射。它的一生都被限制在水里,一个过度生长的幼虫永远不会完成变形,松弛的腿对它的身体来说太小,脚趾还没有发芽,缺少上颚骨,肿胀的幼虫鳃从脖子上凸出。

近距离观察这种动物,你会发现另一个奇怪的现象:它的细胞比蜥蜴、鸟类或哺乳动物的细胞大300倍。你可以用一个简单的放大镜看到,单个的血细胞在透明鳃中的毛细血管中快速移动。

纽斯河水犬,Necturus lewisi而其他蝾螈代表了科学家们现在才开始理解的一个长期难题。这种动物的奇怪特征源于一个隐藏的负担:它的每个细胞都充满了比人类细胞多38倍的DNA。水犬的基因组是地球上所有四足动物中最大的。唯一能与之相比的动物是肺鱼,它们也有懒惰的倾向。

大多数哺乳动物、鸟类、爬行动物和鱼类的基因组都在5亿到60亿个DNA化学组成单元(碱基对)的狭窄范围内。碱基对形成了构成动物基因组的长链中的基因链。但是蝾螈的基因组范围很大,从100亿到1200亿碱基对(10到120千兆碱基对)不等。蝾螈的基因并不比其他动物多;相反,它们的基因组充满了失控繁殖的寄生DNA片段。关于它们生活的一切都由它们庞大的基因组主导,这将它们推入了存在的极端慢车道。他们的身体发育不全,大脑简化,心脏像纸袋一样脆弱,有时甚至能活100年。

作为这种负担的交换,蝾螈可能至少获得了一种惊人的能力:再生能力。它们不仅可以再生四肢,还可以再生多达四分之一的大脑,前提是为了生存而切除。

蝾螈的奇怪特征源于它们的DNA,但不是你想象的那样。DNA通常被称为生命的蓝图。它包含了决定每个物种中每个细胞的结构和功能的精确信息。但是,关于蝾螈的最新发现颠覆了人们长期以来关于精细调节基因组的观念。他们揭示了DNA也以与其信息内容无关的方式塑造其所有者。DNA可以像哈哈镜一样扭曲身体和器官;一个物种在经历这些副作用之前只能忍受这么多DNA。事实上,我们人类可能已经接近我们的极限:如果我们的基因组再大一点,就可能损害我们这个物种最大的资产——我们的智力。

至于蝾螈,人们不禁要问,为什么它们的负担没有把它们拖入灭绝的深渊。他们的坚持表明,我们的进化观念,特别是“适者生存”的观念,具有严重的道德偏见:努力工作吧,年轻的物种,磨练你的身体和大脑,以获得更高的表现,总有一天你会成功.但蝾螈的成功要归功于躺着。他们找到了欺骗系统的方法。

膨胀的基因组

巨大基因组之谜始于几十年前的一个关键时刻,当时生物学家刚刚确定DNA是生命的遗传分子。每个物种的基因组都是独一无二的,它包含数千个由DNA组成的基因,这些基因指导细胞制造蛋白质和其他分子,从而使生物体成为现在的样子。研究人员最初认为,拥有复杂身体的高级物种,如灵长类动物和人类,拥有更多的基因,因此基因组更大。

但洛克菲勒医学研究所的阿尔弗雷德·米尔斯基和汉斯·里斯在1951年推翻了这一观点。他们测量了几十种动物个体细胞中的DNA含量。令他们惊讶的是,非洲肺鱼和来自美国东南部的一种名为两栖动物的大鲵,每个细胞的DNA含量是人类、老鼠、鸟类或爬行动物的数十倍。随着科学家们对更多物种的测量,很明显,蝾螈和肺鱼是异常值。

手里拿着一个窝,里面有一只蝾螈。
蝾螈拥有巨大的基因组,这使得它们的身体处于婴儿期。但它们可以为肢体甚至部分大脑的再生提供能量。资料来源:Andrew Hetherington

在接下来的二十年里,研究人员对巨型基因组有了更近距离的了解。英国莱斯特大学的Shigeki Mizuno和Herbert MacGregor研究了一种北美蝾螈,这种蝾螈被称为多齿螈。这两个物种看起来几乎相同,但它们的基因组范围在18到55g之间,大约是人类基因组(3.06 g)的5到16倍。

在所有物种中,DNA链被缠绕成香肠形状的结构,称为染色体。但在基因组更大的物种中,染色体的形状看起来更大,就像一个过度膨胀的香肠气球。额外的DNA似乎散布在染色体的长度上。

美津野和麦格雷戈不知道这些额外的物质是什么。但在20世纪80年代,科学家们发现,从苍蝇到人类,其他物种的细胞中都有“寄生”的DNA短片段,称为转座子,与病毒有点相似。转座子包含几个基因,这些基因允许寄生虫自我复制,然后将自己插入细胞基因组的其他部分,有时是随机的。

几十年来,对巨型基因组的探索进展缓慢。科学家们努力对果蝇、蠕虫和人类的基因组进行完全测序,但大多数人都避开了蝾螈,因为它们的DNA数量庞大,处理起来简直是一场噩梦。2011年,科罗拉多州立大学的进化生物学家雷切尔·米勒(Rachel Mueller)向前迈出了一大步。

穆勒和她的同事们使用高通量测序技术,分析了来自六种宽齿龙蝾螈以及另一种叫做地狱御蛇的物种的数十万个随机DNA片段。结果证实了人们的怀疑:蝾螈的基因组因转座子而过度膨胀。许多相同的转座子同时存在于多齿龙和地狱魔龙身上,这表明寄生虫在2亿多年前首次在所有现存蝾螈的祖先身上失控繁殖。

自那以后,爆炸发生的神秘原因一直吸引着穆勒。她说:“这并不像一个(转座子)疯了。”“这些(转座子)序列如何被允许栖息在基因组中,这是一个全球性的变化,”允许数十个转座子同时繁殖。

虽然米勒还没有确定原因,但她已经解决了另一个难题:即使转座子确实在宿主基因组中增殖,它们通常也会随着时间的推移通过随机突变被删除。这种修剪在每个物种中都不断发生。但在两项研究中,米勒估计蝾螈清除插入的转座子的速度比斑马鱼或人类慢几倍。这种速度使平衡转向转座子的积累,而不是保持不变,使蝾螈的基因组随着时间的推移而日益膨胀。

这些额外的DNA深刻地改变了蝾螈的身体、大脑和心脏。在拥有最大基因组的物种中,解剖学上的扭曲一目了然。

胚胎的大脑

巨大的基因组常常把蝾螈变成过度生长的婴儿。在已知的766个物种中,超过39个已经失去了从水生幼虫蜕变为陆生成虫的能力。(另外39只偶尔会变形。)这些物种的基因组往往比其他会发生变异的物种更大。像纽斯河水犬一样,它们一生都生活在水中,幼虫的鳃和虚弱的四肢。

他们中的许多人还缺少脚趾,因为他们的四肢从未发育完。水犬的后脚只有四个脚趾(大多数蝾螈有五个)。两栖动物的每只脚有三个、两个甚至只有一个脚趾。而生活在美国东南部的海妖科物种,根本就没有后腿。

即使是长得像成年人的陆地蝾螈,也往往有婴儿般的特征,比如未融合的颅骨或尚未硬化成骨头的足骨。1988年至1997年间的一系列发现表明,这些物种中的许多甚至拥有类似幼虫的大脑。

这一发现始于加州大学伯克利分校的著名蝾螈生物学家大卫·维克(David Wake)与当时在德国不来梅大学读博士的格哈德·罗斯(Gerhard Roth)的合作。他们决定比较几十种青蛙和陆地生活的长齿蝾螈的大脑结构。

维克取出这些动物的大脑,将它们浸泡在雪松油中,使它们在显微镜下变得透明。当他和罗斯检查这些动物的大脑时,他们意识到大多数动物的大脑结构比青蛙的更简单,而青蛙也是两栖动物,因此是它们的近亲。根据维克的说法,蝾螈的神经细胞看起来像“胚胎”:更大、更圆,分化成特化细胞类型的程度更低。

这种简化在视觉系统中尤其引人注目。蝾螈的视神经(负责将信号从眼睛传递到大脑)中不超过75,000根神经纤维;青蛙有多达47万根纤维。在蝾螈中,这些神经纤维中有髓鞘的要少得多,髓鞘可以让信号更快地到达大脑。在顶盖(处理视神经图像的大脑区域)中,蝾螈的神经元经常杂乱地分布——这是胚胎或幼虫大脑的特征——而青蛙的神经元则很好地分层排列。韦克和罗斯继续表明,基因组更大的蝾螈通常具有更简单的视觉系统。

在所有这些研究中,罗斯对一个总体模式感到震惊:蝾螈大脑中缺失的特征是发育后期出现的特征。似乎这些小动物的大脑已经没有时间成熟了。这一规定很有道理,因为另一位科学家刚刚证明了蝾螈庞大的基因组与它们缓慢的发育之间的联系。

史丹利·塞申斯(Stanley Sessions)曾是维克的学生(就像这个故事中的几位专家一样),当时他正在研究蝾螈在断肢再生方面的特殊天赋。塞申斯现在是哈特威克学院(Hartwick College)的名誉教授,他截去了27种长鼻龙蝾螈的右后腿,并测量了它们长回来的速度。这些动物的基因组从13到74千兆酶不等(是人类基因组的4到24倍)。果然,塞申斯发现,基因组越大的动物再生速度越慢。它们未成熟的细胞需要更长的时间才能分化成肌肉或骨骼等特殊组织。

韦克、罗斯和塞申斯的研究也为理解为什么拥有最大基因组的蝾螈失去了脚趾、后腿,甚至失去了变形的能力提供了理论依据。它们庞大的基因组减缓并截断了发育的许多方面。人们认为,这种发育迟缓源于一个简单的事实,即大型基因组需要更长的时间来复制,因此细胞分裂得更慢。但在2018年,基因组学的一个新的里程碑提供了一个关键的见解。

研究人员公布了第一个完整的蝾螈基因组——墨西哥蝾螈。这种猛兽几乎可以长到一个人的前臂那么长。它有铅笔腿、蓬松的鳃和其他幼虫特征,但基因组“只有”32千兆酶,而水犬有118千兆酶。这项研究表明,动物的转座子不仅仅分散在它的基因中;它们也很丰富基因,在叫做内含子的区域。

这个小细节有着巨大的含义。当一个基因被打开时,它的整个DNA长度,包括内含子,必须被复制成一条RNA链。在RNA链被用作模板来制造指导细胞发育的蛋白质之前,这些内含子必须被剪掉。蝾螈内含子比人类的内含子长13倍,因为它们充满了转座子。因此,RNA链需要更长的时间来构建。关于细胞如何专门化的指令需要更长的时间来发挥它们的作用,塞申斯说,时间太长了,蝾螈“永远不会长大”。

缓慢的发育只是巨大的基因组扭曲身体的一部分。大量基因组还有另一个重要影响。科学家们在150多年前偶然发现了它,但它的重要性现在才被认识到。

心如纸袋

19世纪初,一位名叫乔治·格列佛的英国军医在环游世界时,对宠物产生了兴趣。在每一个目的地,他都采集当地物种的血液,在显微镜下观察样本,并测量红细胞。他调查了墨西哥鹿、美国鳄鱼、印度蟒蛇、多刺角鲨、电鳗、犰狳和数百种其他动物。格列佛在三趾两栖动物身上发现了迄今为止最大的细胞,它们的退化腿非常小,就像鳗鱼一样。它的红细胞体积是人类的300倍。蝾螈和肺鱼紧随两栖动物之后,它们的细胞仅次于两栖动物。

图表显示了动物群体中基因组大小的范围。昆虫、硬骨鱼类和两栖动物的范围最大。
资料来源:马克·贝兰;资料来源:动物基因组大小数据库,2021年。T. Ryan Gregory https://www.genomesize.com (数据

我们现在知道,细胞大小和基因组大小是密切相关的:DNA越多,细胞越大。大细胞对动物的结构有重要影响。一些蝾螈的反应就是长出非常大的身体。中国大鲵体长可达1.8米。两栖类动物可以长到1.1米。纽斯河水犬可以接近28厘米,这仍然是大多数其他蝾螈的两倍长。

大的细胞构建块也会导致更简单的身体。想象一下,你正在造两辆一模一样的玩具车——一辆用小的乐高积木,另一辆用大的德宝积木。如果两辆车的尺寸相同,用更大的积木制成的车的设计就会更简单、更紧凑。这就是蝾螈的身体。

哈佛大学的詹姆斯·汉肯(James Hanken)在20世纪80年代发现了这个经典案例。汉肯正在研究世界上最小的蝾螈的手腕“骨头”(实际上是由永远不会硬化的软骨组成)。这些属的种Thorius栖息在墨西哥山林的角落里有些小到可以放在五分硬币的表面上。几十个相关物种都有相同的八块腕骨,尽管它们分别进化了数百万年。但汉肯发现Thorius八块祖先的骨头中有一些已经融合了。更令人惊讶的是,在单一物种中,骨骼的排列方式各不相同。有些动物只有四块腕骨,有些则多达七块。有些人甚至在左右手腕上有不同的骨骼模式。

汉肯说,这种变化是“异常的”。他认为是因为Thorius身体小,细胞大,在胚胎形成腕骨时没有足够的细胞。

米勒和她的博士生迈克尔·伊特根对汉肯的结论着迷,汉肯的结论是,更大的细胞导致简化的身体。但他们想知道这对这些动物是否真的重要。2019年,他们启动了一项雄心勃勃的项目,以了解细胞大小的差异如何影响心脏结构;他们研究了9种长鼻龙蝾螈,它们的基因组从29到67千兆酶不等。

宽齿龙没有肺;它们通过皮肤呼吸。它们只有一个心室(而不是像哺乳动物那样有两个)。当Itgen在显微镜下检查宽齿龙的脑室时,他惊讶地发现它们是如此的不同。基因组最小的动物有肌肉发达、壁厚的心室,心室中心只有一小块空间供血液使用。随着动物基因组的升级,它们的心室变得越来越掏空,更大的血腔被越来越薄的肌壁包围。在基因组最大的物种中,心室就像一个由薄薄的肌肉薄膜制成的空袋子,只有一个细胞厚。

看到那颗空洞的心是一种启示。“我甚至无法想象这个东西是如何工作的,”伊特根说,他和穆勒一起将研究结果提交给了该杂志进化2021年底。

Itgen不确定为什么更大的基因组导致心脏更空心。他推测,大基因组物种的心室可能需要更多的空间来容纳更大的血细胞,这可能会改变血液的粘度。或者,他说,空心心脏可能肌肉较少,因为细胞在发育过程中不能足够快地分裂。

不管怎样,这种粗制滥造的建筑都付出了沉重的代价。科罗拉多州立大学(Colorado State University)研究心脏生理学的亚当·奇科(Adam Chicco)发现,这些薄袋状心室与他在严重心力衰竭患者身上观察到的情况有相似之处:肌肉细胞越来越少,拉伸得越来越薄,泵血能力越来越弱。

如果这些娃娃鱼是人,它们会在死亡之门上。“拥有一个大基因组的一切都是昂贵的,”维克在2020年告诉我。然而,蝾螈已经存活了2亿年。“所以肯定会有一些好处,”他说。对这些好处的探索导致了一些异端的惊喜,可能会颠覆我们对进化的理解。

深刻的扭曲

维克在2020年和我谈过两次;他于2021年4月去世。但那时,他和塞申斯终于得到了一个几十年来一直困扰着他们的洞见:一种关于蝾螈和肺鱼如何从超大基因组中受益的理论。这个理论起源于一次大胆的实验。

塞辛斯和他的本科生尤里·马塔耶夫(Yuri Mataev)麻醉了几只东部蝾螈,剥开它们头骨的薄皮瓣,并切除了每只蝾螈近四分之一的大脑——一个与嗅觉有关的区域。对蝾螈来说,再生断腿是一回事;塞申斯想测试这种能力的极限。果然,“六周内他们的大脑就再生了,”塞申斯说。

实验表明,蝾螈可以再生它们在自然界中通常不会失去的身体部位。这个概念与一个基本的进化原理——能力的产生是对环境压力的反应——是不一致的。塞申斯怀疑,也许再生的进化只是对这种压力的部分反应,而巨大的基因组增强了这种趋势,这最终是有益的副作用。

塞申斯现在认为,由内含子中的转座子引起的发育缓慢,可能会让成年蝾螈充满未成熟的细胞,这些细胞仍然可以分化成新的组织。他说:“蝾螈基本上是行走的干细胞袋。”这一理论是他和维克一起提出的,于2021年6月发表,也就是在维克去世后不久。

肯塔基大学研究蝾螈基因组的Jeramiah Smith说,这个想法“有些道理”。他警告说,情况可能没有这么简单;在有利的时候,生活有很多方式来减缓发展。但由于转座子在蝾螈基因组中如此丰富,它们发挥作用是有道理的。史密斯说:“进化利用现有的物质。”

如果这一理论属实,将产生重大影响。科学家们花了几十年时间研究蝾螈的再生,希望找到再生人类组织的方法。但如果再生需要大量具有长内含子的基因,这可能会使目标更具挑战性。

在更深刻的层面上,韦克和塞申斯的理论反映了遗传寄生虫在很大程度上重新编程了蝾螈的生物学。许多长寿物种,如人类,在发育完成后,会将剩余的干细胞封闭起来,这是一种进化上的权衡,降低了可能导致癌症的细胞分裂失控的风险。蝾螈的干细胞数量更多,受限制也更少。

韦克和塞申斯的理论可能不能完全解释为什么蝾螈可以忍受巨大的基因组。尽管能够重新长出在罕见情况下丢失的附属物是很方便的,但蝾螈仍然必须日复一日地生存在它们的心脏、大脑和身体的那些奇怪的扭曲中。这一悖论指向了一种令人惊讶的可能性,这种可能性是在2021年年中穆勒、伊根和汉肯之间的对话中出现的。

三人正在进行Zoom通话,讨论挖空的心脏可能会如何影响蝾螈的生存。“我会采取极端的立场,”汉肯说。也许空心的心根本“没有任何影响”。

虽然看起来很奇怪,但这个建议对穆勒和伊特根来说是有道理的。蝾螈生长和移动缓慢。到目前为止,它们的代谢率和需氧量是脊椎动物中最低的。Itgen和Mueller研究的多齿恐龙甚至没有肺。也许蝾螈能忍受空心心室,Itgen说,“因为对心脏功能的要求很低。”

事实上,当塞申斯进行再生实验时,他也切除了十几只东部蝾螈多达一半的单独脑室。血液喷涌而出,心脏停止跳动,但动物存活下来并长出了新的心室——这表明它们可能不像哺乳动物那样需要心脏。

蝾螈似乎也没有为它们奇怪的骨架付出代价。Hanken认为Thorius因为动物的身体太小,关节受到的力很小,所以能忍受腕骨松弛。和Thorius不需要猎豹那样精细的四肢,因为它不追逐猎物。它只是坐在那里,等待昆虫飞过。

罗斯补充说,如果蝾螈只是在等待猎物,它们可以简化整个视觉系统。最极端的例子是欧洲和美洲的bolitglossine蝾螈。这些物种包括所有陆生动物中最大的基因组,高达83千兆酶(是人类基因组的24倍)。它们的大脑也恰好是罗斯和维克在蝾螈身上见过的最精简的。由于简化,它们失去了50%到90%的视觉神经元,导致它们无法区分爬行而过的昆虫和滚动而过的闪亮金属颗粒。然而,bolitglogloines所拥有的是地球上最快的舌头之一——“就像拿着一把上了膛的枪走来走去,”Wake说——能够在几毫秒内杀死一只昆虫。

如果你有那样的舌头,如果你不需要看得很清楚,如果你能长时间静坐不动,所有这些都能减轻身体的压力。你可以有一个简化的大脑,空心的心脏和奇怪的手腕骨,“这没关系,”穆勒说。“这相当深刻。”

水里的蝾螈。
水犬通过腮呼吸来弥补其脆弱的心脏和肺。尽管体内充满了垃圾DNA,蝾螈还是找到了生存的方法。资料来源:Andrew Hetherington

残酷的讽刺

自从发现蝾螈和肺鱼的DNA比人类多得多以来,科学家们就一直在争论这些额外的DNA有什么用途。最初,他们中的一些人认为,DNA除了含有信息内容外,还充当着决定细胞核大小的支架。那个想法已经半途而废了。最新的观点更加微妙。

转座子确实是垃圾DNA,圣路易斯华盛顿大学医学院研究转座子的基因组科学家王廷(Ting Wang)说。但这些散落在基因组中的垃圾,成为了进化的饲料。有时它具有合法的功能。例如,降落在某个基因附近的转座子可以使该基因更强烈地启动。2021年,王发现了一种在小鼠胚胎中激活关键基因的转座子;删除这个转座子,许多胚胎就会死亡。转座子还扮演着结构角色,将我们的基因组划分为功能部分。“你不能再把他们和我们分开了,”王说。“它们是我们的一部分。”

然而他们却可以背叛我们。当王的团队在2019年分析了近8000个人类肿瘤时,研究人员发现,有一半的转座子打开了驱动癌症爆炸性增长的关键致癌基因。

所有这些都表明,尽管转座子有时会被宿主所吸收,但它们并没有内在的目的。安大略圭尔夫大学研究基因组大小的生物学家t·瑞安·格雷戈里说:“不是所有的东西都是适应性的。”DNA是为自身存在的。它的进化不仅仅是为了最大化宿主的生存;它还会进化到最大化自己——该死的宿主。

当宿主努力维持自己的生存环境时,同样戏剧性的斗争也在它的细胞中上演。转座子在基因组中相互竞争,以躲避细胞防御的捕食。米勒说:“我们开始把基因组看作一个生态群落,把转座因子看作物种。”

转座子的增殖倾向意味着所有的基因组都有随时间扩张的倾向。就像车库里的东西一样,DNA会积累起来,填满任何可用的空间。这是自然选择的压力,当宿主的基因组变得太大时,宿主就会受到惩罚,这使得大多数物种的基因组保持在一定的大小。格雷戈里说,有这种规模的模式。一个物种所能承受的DNA负荷取决于它的发育速度、代谢率和生活方式。

鸟类新陈代谢快,飞行耗能大,根本无法处理大量笨重的DNA。它们的基因组比大多数哺乳动物都要小,从0.89到2.11千兆碱基不等,比人类的3.06千兆碱基还少。在哺乳动物中,20个最小的基因组中有19个属于蝙蝠,它们面临着与鸟类类似的挑战。

我们人类在哺乳动物中处于中间位置,这可能反映了几个相互竞争的因素。我们发育缓慢,花了将近20年的时间才成年,这意味着我们应该有携带额外DNA的强大能力。但是我们的基因组的大小可能处于剃刀的边缘,受到另一个关键因素的制约:我们赖以生存的智力。范德堡大学(Vanderbilt University)的脑科学家苏珊娜·赫尔库拉诺-乌泽尔(Suzana Herculano-Houzel)认为,人类和其他灵长类动物之所以拥有超大的智力,是因为它们的神经细胞相对较小,这样我们就可以把更多的神经细胞塞进大脑皮层。如果她的理论是正确的,那么更大的人类基因组可能会让我们的脑细胞更少,也会让我们更不聪明。

青蛙和蟾蜍是蝾螈的近亲,它们通常拥有相对较大的基因组,高达13.1千兆的DNA。但这种华丽的穴居蛙的基因组于2021年发表,只有1.06千兆酶,与蜂鸟的相似。它栖息在澳大利亚的沙漠中,在罕见的降雨后形成的水坑中产卵。蝌蚪只有几天的时间来长腿,之后它们的水巢就会蒸发。他们根本承受不起囤积基因组垃圾的代价。即使在植物中,快速蔓延的杂草占据了空地,如蓟、蒲公英等,通常比它们所覆盖的生长较慢的物种的基因组更小。

与体型偏瘦偏胖的物种相比,蝾螈可能是逐渐进化出臃肿的基因组的。格雷戈里和穆勒认为,2亿年前,所有蝾螈的祖先可能都生活在生活的慢车道上,对能量的需求低,发育迟缓。结果,当转座子在它的基因组中积累时,它没有受到直接的伤害。随着蝾螈基因组的扩展,他们将这种生物进一步推向了生态位,在那里,缓慢而节俭的策略得到了回报。

在2020年的一篇论文中,格雷戈里提出,这一过程最终达到了一个临界点:转座子从仅仅是基因组景观的居民变成了成熟的生态系统工程师。当转座子插入自己的新副本时,总是存在破坏基因并伤害宿主的风险——如果你是寄生虫,这是很糟糕的,因为你依赖宿主生存。例如,如果一个新插入的转座子导致宿主不育,它就不会传递给下一代。但随着转座子的繁殖,它们的存在在基因组中提供了更多的“栖息地”,新的转座子可以在不撞击基因的情况下插入自己。格雷戈里说:“这是一个反馈循环。“你拥有的转座子越多,你插入它们的地方就越安全。”

因此,纽斯河水犬最终发现自己携带了大约11gb的DNA。它的姐妹品种,矮水犬(Necturus蜥)紧随其后,为117g。

看着纽斯河的水犬,很容易感到一阵怜悯。它的发育缓慢不仅使其无法变形,而且可能会阻止成年蝾螈再生四肢,这是一个残酷的讽刺。由于无法穿越干燥的陆地,水犬仍然被隔离在北卡罗来纳州的两条小河系统中。农业和发展导致水质恶化。2021年6月,美国政府将数量正在下降的水犬列为“受威胁”物种。尽管蝾螈作为一个群体已经生存了2亿年,但人们很容易认为这一物种的巨大基因组已经将其推向灭绝。

塞申斯对此并不确定。这些臃肿的野兽一次又一次地证明,当涉及到适者生存时,我们对“健康”的概念偏向于力量和敏捷。基因组寄生虫减缓了水犬的发育,使其细胞膨胀并扭曲了其解剖结构。这种奇怪的情况把动物推到了一个奇怪的进化轨道上,以这样一种方式重新定义了健康,心脏和复杂的大脑被简化为事后的想法。然而,尽管火灾、洪水和小行星消灭了其他看起来更适合生存的物种——毛茸茸的、有羽毛的和有鳞片的——这种动物的血统却不知怎的延续了下来。

塞申斯说:“火蜥蜴是顽强的幸存者。”