新浪科技：北京時間10月28日消息，據美國科學日報報道，目前，科學家對南極洲冰凍海域生活的一種魚類進行基因研究，從中揭示了它們能夠生存在極度寒冷水域的秘密。這項研究是首次探尋南極“抗凍魚”（notothenioid fish）基因之謎，尋找它們能夠生存在非常寒冷海域環境的線索。

抗凍魚家族物種共有8種，其中5種棲息在南極洲南部海域，這是環繞南極大陸的冰冷海域，這里的海水溫度足以將許多魚類結凍成冰。而抗凍魚卻能夠生存于這種極端冰冷、富含氧氣的海水環境，它們的存在構成了南極南部海域的90%魚類物種。

伊利諾斯州大學動物生物學教授亞瑟·德韋瑞斯（Arthur DeVries）在上世紀六十年代發現一些抗凍魚能夠自已形成“抗凍蛋白質”，這些特殊蛋白質對血液中的冰晶體形成起到抵御作用，避免魚類身體被冰凍。在目前的最新研究中，伊利諾斯州大學動物生物學教授克里斯蒂娜·陳（Christina Cheng）和同事們尋找全面廣泛的基因線索，期望能夠幫助解釋為什么南極抗凍魚幸存的原因。克里斯蒂娜說，“沒有人能夠真實地了解這種奇特魚類完整的生物能力，該生物能力對于生活在長期冰冷環境是非常重要的。這是首次展開此類研究。”

克里斯蒂娜和研究同事希望知道一種名為“Dissostichus mawsoni”的南極抗凍魚體內的基因表達，他們對該魚類的4種器官組織進行了基因表達分析，器官組織分別是：大腦、肝臟、頭腎和卵巢。她說，“我們發現非常奇特的特征，在每個器官組織中蛋白質是由一小組基因表達的，每個器官組織具有多種轉錄功能——基因信息表達為蛋白質結構，但是我們發現這一小組基因卻控制著轉錄進程。”

研究人員充分論述了使魚類能夠在寒冷、富含氧氣的海水環境中生活的蛋白質在南極抗凍魚體內表達得更多一些，但同時他們也認為一些特殊組織僅由某些特定的蛋白質簡單表達。為了更好地證實是否這種基因在抗凍魚體內“進行調控”可增強其幸存冰冷海域的能力，研究人員對比了Dissostichus mawsoni抗凍魚和其他幾種暖水魚類，他們發現抗凍魚的多數基因表達與暖水魚相差很大。

當克里斯蒂娜和同事們分析這種“調控”基因時，他們發現許多蛋白質的編碼表達是為了響應外界環境影響。它們多數是分子伴侶蛋白質（chaperone proteins），其中包括“熱休克蛋白質”（heat shock proteins）。比如：此類蛋白質可以保護其他蛋白質免遭極端寒冷或熾熱環境的損害。其他的蛋白質叫做泛素（ubiquitins）蛋白質，也較高地存在于南極抗凍魚的基因表達之中。泛素蛋白質對受損蛋白質進行目標性破壞，將有助于維持細胞和器官組織的健康。同時，研究人員還發現一些基因編碼表達蛋白質，表現為清除細胞內或氧化細胞受損死亡中的抗性氧原子或分子，這種蛋白質幫助魚類克服富含氧氣海水環境的氧化壓力。

克里斯蒂娜說，“南極抗凍魚體內的許多蛋白質都涉及維持蛋白質和細胞功能的完整性。”此外，研究人員還對比了南極抗凍魚和其他三種生活在暖水環境中抗凍魚物種的基因表達頻率，最終他們證實了南極抗凍魚體內的調控基因表達比暖水同類物種更高一些。她指出，南極抗凍魚更多的基因特征將能夠參與更多的轉錄蛋白質表達，并證實更多的必要性蛋白質功能。目前，這項最新發現將有助于科學家理解全球氣候變遷如何影響冷水環境魚類。

她說，“如果水溫出現顯著升高，我們并不清楚是否南極抗凍魚會適應新的生存環境，或許它們將走向滅絕之路。如果是這樣的話，整個南極食物鏈將出現顯著影響變化。目前，克里斯蒂娜的實驗室正在模擬魚類如何響應海水溫度升高。（魏冬）