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這些蛋白質(zhì)可以防止大冰粒在細(xì)胞和體液中形成。

一種小魚，斑駁的蝸牛魚（Liparis gibbus），生活在格陵蘭島附近的冰冷水域。令人難以置信的是，他們能夠通過(guò)在體內(nèi)產(chǎn)生防凍蛋白來(lái)避免固體冷凍，并在這些零度以下的溫度下生存。

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，科學(xué)家就知道這些類型的防凍蛋白，但根據(jù)一項(xiàng)新的研究，蝸牛魚在生產(chǎn)它們時(shí)占據(jù)了冠冕——它們的基因具有有史以來(lái)最高的抗凍劑蛋白表達(dá)水平。

并不是所有這一切都讓這條小魚與眾不同。

研究人員只有在遇到另一種特殊能力后才決定研究抗凍蛋白：生物熒光——它們會(huì)發(fā)光（綠色和紅色）。

這些高度專業(yè)化的魚類未來(lái)可能會(huì)因氣候變化而面臨海洋溫度升高的重大威脅。該研究已發(fā)表在《進(jìn)化生物信息學(xué)》雜志上。

美國(guó)自然歷史博物館研究助理、美國(guó)紐約市立大學(xué)杰出生物學(xué)教授David Gruber表示：“與汽車中的防凍劑如何防止散熱器中的水在寒冷的溫度下結(jié)冰一樣，一些動(dòng)物已經(jīng)進(jìn)化出防止冰凍的驚人能力，例如防止冰晶形成的防凍蛋白。”

“我們已經(jīng)知道，這種生活在極冷水域的小型蝸牛魚會(huì)產(chǎn)生防凍蛋白，但我們沒(méi)有意識(shí)到它富含多少這些蛋白質(zhì)——以及它為制造這些蛋白質(zhì)付出了多少努力。”

與一些爬行動(dòng)物和昆蟲物種不同，魚類甚至部分凍僵了，也無(wú)法在體液中存活。盡管如此，由于體內(nèi)產(chǎn)生防凍蛋白，有些魚仍然可以在極地海洋的極端環(huán)境中生存。

1971年的一項(xiàng)研究首次在南極魚類中發(fā)現(xiàn)了抗凍蛋白，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)在許多不同的生物中獨(dú)立進(jìn)化：從細(xì)菌到植物、地衣、昆蟲和脊椎動(dòng)物。

這些蛋白質(zhì)的工作原理與傳統(tǒng)的防凍劑不完全相同，例如，你放入汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的蛋白質(zhì)通過(guò)溶解在水中并降低其冰點(diǎn)來(lái)工作。

相反，它們通過(guò)與冰晶結(jié)合來(lái)將冰晶的生長(zhǎng)限制在可控的大小。

五種不同種類的魚類防凍蛋白由五個(gè)不同的基因家族產(chǎn)生，這些蛋白質(zhì)主要在肝臟中產(chǎn)生，然后出口到血液中。

在2019年的一次探險(xiǎn)中，Gruber和論文合著者John Sparks是美國(guó)自然歷史博物館魚類學(xué)系的館長(zhǎng)兼教授，他發(fā)現(xiàn)蝸牛魚是唯一報(bào)告生物熒光的極地魚類。

這些蝸牛魚基因具有有史以來(lái)最高的抗凍蛋白表達(dá)水平，是魚類中表達(dá)基因中最高的1%。

這一發(fā)現(xiàn)凸顯了防凍蛋白對(duì)蝸牛魚生存的重要性，但也對(duì)它們?cè)谧兣氖澜缰械谋憩F(xiàn)提出了危險(xiǎn)信號(hào)。

“自20世紀(jì)中葉以來(lái)，北極的氣溫上升速度是中緯度的兩倍，一些研究預(yù)測(cè)，如果北極海冰繼續(xù)以目前的速度下降，那么在未來(lái)30年的夏天，北冰洋將基本上沒(méi)有冰?！?/p>

“北極海洋不支持魚類物種的高度多樣性，科學(xué)的研究假設(shè)，隨著海洋溫度的日益升高，像這種蝸牛魚這樣的冰棲專家可能會(huì)遇到以前無(wú)法在這些較高的北部緯度地區(qū)生存的溫帶物種的競(jìng)爭(zhēng)加劇。”

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