水生所科学家找到鱼类“冻而复苏”的秘密

(资料图片)

武汉晚报讯（记者周劼 通讯员孙慧）《流浪地球》中憧憬的“冷冻人体，到未来再解冻”科幻场景，也许能逐步逼近现实。

同样一种鱼，长在东北就可以结冰也不死，长在海南一冷就活不了。2月21日，中国科学院水生所何舜平研究团队发表最新成果，他们发现了一种生活在高寒地区叫做“葛氏鲈塘鳢”的鱼类过冬时的抗冻保护剂，这为医学上的抗冻保护剂研发提供了参考。

大自然很奇妙，在一些不适宜生命生存的寒冷地带，动物们会进化出各种越冬的方法。除了迁徙外，恒温动物们大多会采取冬眠的方式，而那些无法调节体温的变温脊椎动物会躲避在栖息地冰冻层下相对温暖的区域，还有少数会产生抗冻蛋白，避免体液结冰，哆哆嗦嗦硬抗过冬天；或者忍受体液结冰，身体冻成“冰块”，静静躺在天然大冰箱里安然越冬，等待第二年的春天融化复苏。为什么冻僵而不死亡，还能复苏，其背后的复杂适应性进化遗传机制目前仍不清楚。

葛氏鲈塘鳢主要分布于俄罗斯远东地区、朝鲜半岛北部、日本，以及我国辽河、黑龙江、松花江等水系。因能冻而复苏，也被称为“还阳鱼”。葛氏鲈塘鳢与近亲海南新沙塘鳢约在1500万年前才分化，天南地北的生活让它们的基因也有很多不同。两种进化树上紧挨着的鱼类，一个生活在高寒地带，一个生活在热带地区，它们因适应环境而产生的基因差别，可以解开“冻而复苏”的谜团。水生所何舜平研究团队对这两种鱼开展了比较基因组、转录组和代谢组学分析。

科研人员从结冰耐受的角度研究发现，相较于海南新沙塘鳢，葛氏鲈塘鳢具有更快的蛋白进化速率，而且与低代谢、细胞压力反应、细胞骨架稳定性、抗冻保护剂的合成与跨膜转运以及神经传递的相关基因发生了大量变异，并在结冰前期、结冰期和复苏期呈现出不同表达模式。这些变异以及协同的表达调节可能是葛氏鲈塘鳢能够“冻而复苏”的重要原因。

代谢组学对抗氧化应激反应有关的多种代谢物含量变化的分析表明，在冰冻期和复苏期，多种抗氧化剂明显增加，氧化应激标志物含量明显下降，或是葛氏鲈塘鳢“冰冻—解冻”过程中维持细胞稳态的“绝招”，有效避免细胞冻伤、冻死。

之前研究已知，动物界进化出的抗冻保护剂主要成分是积累的小分子物质。葛氏鲈塘鳢在冰冻期组织内含量最高的小分子代谢物是葡萄糖、肌醇和甘油以及显著增加的阿拉伯糖醇和天冬氨酸，这些成分可能就是其抗冻保护剂的主要“配方”。

本研究由博士毕业生姜海峰（现为西北农林科技大学副教授）等人完成，青年研究员杨连东为最后通讯作者。相关研究成果在线发表于国际生物进化学著名期刊《分子生物学与进化》（Molecular Biology and Evolution）。

来源：武汉晚报

免责声明：本文不构成任何商业建议，投资有风险，选择需谨慎！本站发布的图文一切为分享交流，传播正能量，此文不保证数据的准确性，内容仅供参考

关键词： 葛氏鲈塘鳢 武汉晚报 代谢组学 阿拉伯糖 天冬氨酸