微小的緩步動物有三個成名之處：它們迷人而胖乎乎的外觀，它們令人愉悅的俗名（水熊和苔蘚小豬），以及它們在面對太空真空和接近絕對零度的溫度等威脅時驚人的韌性。“它們是保護自己的大師，”馬歇爾大學的化學家德里克·科林說。
現在，科林和他的同事們已經確定了一種關鍵機制，有助於緩步動物的堅韌：一種分子開關，可以觸發堅韌的休眠狀態。這只是微小生物用來在惡劣環境下生存的複雜系統的一小部分，但研究人員希望這項新研究（發表在PLOS ONE期刊上）將鼓勵進一步的研究。“它開啟了我們可以追求的整個龐大的實驗庫，”該研究的合著者，教堂山北卡羅來納大學的化學家萊斯利·希克斯說。
這項研究始於科林一時興起，將一隻緩步動物放入一臺檢測“自由基”或含有未配對電子的原子和分子的機器中。動物的正常代謝過程，以及環境壓力因素，如煙霧和其他汙染物，會在細胞內產生自由基，因此他認為緩步動物也可能產生這種分子。
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當自由基（最顯著的是活性氧形式）積累時，它們會從周圍環境中奪取電子，以在稱為氧化的過程中實現穩定。這種反應會損害細胞和體內化合物。但希克斯說，少量自由基也可以充當訊號分子，她的實驗室研究表明，當它們粘附和脫離各種蛋白質時，它們會影響細胞的行為。
當科林告訴希克斯他在緩步動物體內看到自由基時，她想知道這些分子是否與動物的堅韌性有關。該團隊設計了幾個實驗，將水熊暫時暴露於誘導壓力的、產生自由基的條件下，例如高濃度的鹽、糖和過氧化氫。在這些壓力形式下，緩步動物會蜷縮成一種暫時的、保護性的休眠狀態，稱為“缸體”。研究人員監測了緩步動物蜷縮下來的條件，發現自由基似乎確實會誘導“缸體”狀態，儘管其機制尚不清楚。
希克斯研究自由基和氨基酸半胱氨酸之間的訊號相互作用，她決定測試該分子是否可以在“缸體”形成中發揮作用。因此，她和她的同事將緩步動物引入到已知會阻止半胱氨酸氧化的不同種類的分子中。在壓力條件下，由於半胱氨酸無法用於產生的自由基，緩步動物無法形成“缸體”——這表明半胱氨酸氧化是必需的機制。
日本慶應義塾大學研究緩步動物的生物學家荒川和晴表示，這項新工作與之前的研究相符；早期的一項研究表明，氧化作用在一種以耐受完全乾燥（脫水過程）而聞名的蠓蟲中起作用。相似之處表明，該機制可能是“缸體”和其他形式的頑強休眠（科學家稱之為隱生現象）的常見觸發因素。
但是，水熊仍然存在許多謎團。丹麥羅斯基勒大學的比較動物生理學家漢斯·拉姆洛夫說，當它們進入“缸體”狀態時，它們會暫時關閉新陳代謝——即使是半胱氨酸氧化也無法解釋這一壯舉。“到目前為止，還沒有一項研究可以解釋它，”他說。“在我看來，我們還遠未理解這一點。”
科林和希克斯都認為，要了解自由基如何在緩步動物中發揮作用，還需要做更多的研究。頑強的“缸體”狀態並不是水熊用來在環境壓力下生存的唯一策略，該團隊計劃仔細研究其他策略。研究人員還計劃研究各種緩步動物（他們只研究了Hypsibius exemplaris），並且他們預計會發現半胱氨酸氧化在這些動物中被廣泛使用。
希克斯希望從長遠來看，這項工作可以為衰老和太空旅行的研究提供資訊，這兩者都涉及自由基對重要細胞機制（如DNA和蛋白質）的損害。