小球藻飄到南極后為什么沒有被凍死?
2019-12-10 18:25:18 來源: 新華網

  新華社武漢12月10日電(記者譚元斌)在南極大陸生活著一種小球藻,它是很久以前經大氣層流等途徑從溫帶飄過去的。當年,這些源于溫帶的小球藻到達寒冷的南極大陸后,為什么沒有被凍死?我國科研人員經過10余年的研究,揭開了其中的奧秘。

  小球藻是一種微藻。中國科學院水生生物研究所等單位的科研人員以從南極分離到的小球藻NJ-7和來自溫帶的小球藻UTEX259為研究材料,揭示了微藻在南極環境下的早期適應機制。

  據專家介紹,小球藻NJ-7和UTEX259有著極為相近的遺傳信息,在20攝氏度環境中的生長相似,但NJ-7能夠在4攝氏度的環境中生長,UTEX259卻不能。同時,NJ-7的抗凍能力比UTEX259要強很多,可以忍受零下20攝氏度的寒冷。化石標定分析演化時間顯示,NJ-7和UTEX259的分離時間約在260萬年前,遠晚于南極大陸與南美分離的時間。

  中科院水生所徐旭東研究團隊通過對基因組、轉錄組和定量蛋白組的系統深入分析,發現南極小球藻的適應性進化主要是基于LEA蛋白和各類酶水平的提高,以及某些酶的正向選擇。LEA蛋白的積累使其在冰凍條件下保持存活,而系統提升關鍵酶的含量則直接導致酶活性增加,使初到南極的小球藻在接近零攝氏度的條件下保持代謝活性并獲得生長能力。令人意外的是,這些在南極藻株含量提高的酶和蛋白大多數并不是受低溫誘導表達的。

  徐旭東說,這一研究首次揭示了微藻在南極環境下的早期適應機制,初步解答了在酶完成寒冷適應之前細胞如何保持較高酶活力這一問題,對于微生物、低等動植物如何適應南極環境等相關研究有重要參考價值。

  研究結果近期已在線發表于進化生物學領域國際著名期刊《分子生物學與進化》。(完)

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