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小球藻飘到南极后为什么没有被冻死?

作者: 谭元斌 来源: 新华网
2019-12-10 17:08 
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新华社武汉12月10日电(记者谭元斌)在南极大陆生活着一种小球藻,它是很久以前经大气层流等途径从温带飘过去的。当年,这些源于温带的小球藻到达寒冷的南极大陆后,为什么没有被冻死?我国科研人员经过10余年的研究,揭开了其中的奥秘。

小球藻是一种微藻。中国科学院水生生物研究所等单位的科研人员以从南极分离到的小球藻NJ-7和来自温带的小球藻UTEX259为研究材料,揭示了微藻在南极环境下的早期适应机制。

据专家介绍,小球藻NJ-7和UTEX259有着极为相近的遗传信息,在20摄氏度环境中的生长相似,但NJ-7能够在4摄氏度的环境中生长,UTEX259却不能。同时,NJ-7的抗冻能力比UTEX259要强很多,可以忍受零下20摄氏度的寒冷。化石标定分析演化时间显示,NJ-7和UTEX259的分离时间约在260万年前,远晚于南极大陆与南美分离的时间。

中科院水生所徐旭东研究团队通过对基因组、转录组和定量蛋白组的系统深入分析,发现南极小球藻的适应性进化主要是基于LEA蛋白和各类酶水平的提高,以及某些酶的正向选择。LEA蛋白的积累使其在冰冻条件下保持存活,而系统提升关键酶的含量则直接导致酶活性增加,使初到南极的小球藻在接近零摄氏度的条件下保持代谢活性并获得生长能力。令人意外的是,这些在南极藻株含量提高的酶和蛋白大多数并不是受低温诱导表达的。

徐旭东说,这一研究首次揭示了微藻在南极环境下的早期适应机制,初步解答了在酶完成寒冷适应之前细胞如何保持较高酶活力这一问题,对于微生物、低等动植物如何适应南极环境等相关研究有重要参考价值。

研究结果近期已在线发表于进化生物学领域国际著名期刊《分子生物学与进化》。

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