近期，科學(xué)家對南極冰凍水域生活的一種奇特魚類的基因分析揭示了這種魚類能夠在地球上最寒冷水域中“防凍生存”的秘密所在。這項(xiàng)研究是首次發(fā)現(xiàn)南極防凍魚在惡劣冰凍水域生存的重要線索,。
目前,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)共有8種南極防凍魚類，其中5種生活在南極洲南側(cè)海域，這處冰冷的海域環(huán)繞著南極洲大陸,。這種名為“notothenioid fish”的奇特防凍魚能夠抵御多數(shù)魚類無法承受的嚴(yán)寒，它們具備了生活在異常寒冷,、富含氧氣海水的能力,。
美國伊利諾斯州立大學(xué)動物生物學(xué)教授亞瑟·德維瑞斯在上世紀(jì)六十年代就曾發(fā)現(xiàn)一些防凍魚能夠自已產(chǎn)生“防凍蛋白質(zhì)”，這些蛋白質(zhì)能夠抑制血液形成冰晶體,，從而避免身體結(jié)成冰凍,。在目前這項(xiàng)最新研究中，伊利諾斯州立大學(xué)動物生物學(xué)教授C.H克里斯蒂娜·陳和她在中國科學(xué)院的研究同事們對基因線索展開了全面研究,，希望能夠有助于解釋南極防凍魚是如何幸存于南極冰冷海域的,。
克里斯蒂娜說，“沒有人知道這些魚類真實(shí)的生物功能,，這種奇特的防凍能力對于長期生活在南極冰凍環(huán)境中是至關(guān)重要的,。這是最早揭示防凍魚基因秘密的一項(xiàng)研究。”
克里斯蒂娜和她的研究同事希望知道防凍魚體內(nèi)基因的表達(dá)方式是怎樣的,，具有代表性的是,，一種叫做Dissostichus mawsoni的南極防凍魚的基因表達(dá)較強(qiáng)。他們分析了這種魚的四種器官組織：大腦,、肝臟,、頭腎(魚類主要的血液形成器官)和卵巢。她說,，“這些組織器官非常特殊,，其中的蛋白質(zhì)以一些小型基因組形式表達(dá)。這些組織具有基因轉(zhuǎn)錄功能,，能將基因信息轉(zhuǎn)變成為蛋白質(zhì),。”
為了更好地理解防凍魚體內(nèi)的基因是否控制它們幸存在冰凍的南極洲海域，研究人員還對比了其他幾種暖水魚類的基因表達(dá),，他們發(fā)現(xiàn)南極防凍魚較高表達(dá)的基因信息并不存在于暖水魚體內(nèi),。
當(dāng)他們分析這種“控制基因”時，研究人員發(fā)現(xiàn)這些基因進(jìn)行蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄多數(shù)情況下是響應(yīng)外界環(huán)境的影響,。它們會形成包括“熱沖擊蛋白質(zhì)(heat shock proteins)”在內(nèi)的一些伴隨性蛋白質(zhì),，例如：“熱沖擊蛋白質(zhì)”能夠保護(hù)蛋白質(zhì)在極端惡劣環(huán)境下避免受損。此外,，該基因還轉(zhuǎn)錄形成其他一些蛋白質(zhì),，比如：一種叫做泛素(ubiquitins)的蛋白質(zhì)，它也較高水平地存在于南極防凍魚體內(nèi),，這種蛋白質(zhì)通常針對受損蛋白質(zhì)進(jìn)行摧毀,，從而維持細(xì)胞和組織的健康,。
同時，研究人員還對比了生活在暖水海洋中防凍魚的“同胞”,，防凍魚種類中有三種魚類是不生活在冰凍水域的,。他們發(fā)現(xiàn)南極防凍魚體內(nèi)的“控制基因”含量要遠(yuǎn)高于暖水海洋生活的同胞。
克里斯蒂娜指出,，這項(xiàng)研究將有助于科學(xué)家理解全球氣候是如何變化影響冷水魚類的,。如果海水溫度出現(xiàn)顯著升高，我們并不知道南極魚類將如何適應(yīng)新的環(huán)境,。這些長期生活在冰凍海域的魚類有可能會死亡,。如果是這樣的話，整個南極洲食物鏈將發(fā)生顯著變化,。目前,，她和同事們在實(shí)驗(yàn)室研究魚類如何適應(yīng)海水變暖的環(huán)境。（生物谷Bioon.com）
