看看南極章魚的禦寒秘方(圖)
南極章魚(網路圖片)
棲息在南極冰冷海水中的章魚並沒有給自己的觸手帶上手套,但它卻找到了另一種方式來抵禦寒冷。
一項新的研究表明,這種海洋生物利用一種被稱為核糖核酸(RNA)編輯的手段來定制在低溫下工作的關鍵神經系統蛋白質。這篇論文同時也第一次揭示了RNA編輯——不僅僅是改變一個特定的基因——能夠導致適應。
當神經細胞工作時,其質膜中的蛋白質通道會利用開合讓不同的離子進出。低溫能夠妨礙某些與神經系統傳遞信號有關的蛋白質,這是因為嚴寒能夠延遲鉀通道的關閉,從而阻礙了神經系統傳遞信號的能力。因此研究人員推測,生活在寒冷氣候中的生物能夠改進它們的鉀通道,以便在嚴寒中更好地生存。
如,聖胡安市波多黎各大學醫學科學院的分子神經生理學家Joshua Rosenthal和他的研究生Sandra Garrett認為他們已經找到了問題的答案。Rosenthal說:「我想我們正在從基因的水平研究這種變化。」
在這項研究中,兩位科學家將生活在南極冰冷海水中的一種章魚,與另一種棲息在波多黎各珊瑚礁——水溫達25至35攝氏度——中的章魚進行了比較。令他們感到驚訝的是,兩人發現,兩種章魚體內的鉀通道基因幾乎具有完全相同的脫氧核糖核酸(DNA)序列。接下來,研究人員將這些基因植入蛙卵細胞,目的是合成每種蛋白質,並將它們載入於質膜上。這一做法使得研究人員能夠測量每一物種鉀通道的電活動。結果顯示,這兩個物種的鉀通道功能基本上是一致的。
那麼極地生物究竟是如何保持其神經正常發報呢?它們採用了另一種方式——RNA編輯——來改變一種蛋白質。在RNA編輯的過程中,細胞修改了RNA的核苷酸序列,它可以改變由此產生的蛋白質的氨基酸序列,進而改變蛋白質的功能。研究人員發現,南極章魚在9個位點改變了自己的RNA,從而改變了鉀通道的氨基酸序列。
研究人員日前在美國《科學》雜誌網路版上報告了這一研究成果。他們指出,其中的一些位點,例如I321V,對於適應寒冷尤為重要——這一變化使鉀通道的關閉速度翻了兩番。
来源:中國科學報
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