中國科學(xué)院水生生物研究所揭秘小球藻飄到南極后為什么沒有被凍死？

在南極大陸生活著一種小球藻，它是很久以前經(jīng)大氣層流等途徑從溫帶飄過去的。當(dāng)年，這些源于溫帶的小球藻到達(dá)寒冷的南極大陸后，為什么沒有被凍死？我國科研人員經(jīng)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(xué)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(huán)境下的早期適應(yīng)機(jī)制。

據(jù)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(huán)境中的生長相似，但NJ-7能夠在4攝氏度的環(huán)境中生長，UTEX259卻不能。同時(shí)，NJ-7的抗凍能力比UTEX259要強(qiáng)很多，可以忍受零下20攝氏度的寒冷。化石標(biāo)定分析演化時(shí)間顯示，NJ-7和UTEX259的分離時(shí)間約在260萬年前，遠(yuǎn)晚于南極大陸與南美分離的時(shí)間。

中科院水生所徐旭東研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)基因組、轉(zhuǎn)錄組和定量蛋白組的系統(tǒng)深入分析，發(fā)現(xiàn)南極小球藻的適應(yīng)性進(jìn)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(tǒng)提升關(guān)鍵酶的含量則直接導(dǎo)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(shù)并不是受低溫誘導(dǎo)表達(dá)的。

徐旭東說，這一研究首次揭示了微藻在南極環(huán)境下的早期適應(yīng)機(jī)制，初步解答了在酶完成寒冷適應(yīng)之前細(xì)胞如何保持較高酶活力這一問題，對(duì)于微生物、低等動(dòng)植物如何適應(yīng)南極環(huán)境等相關(guān)研究有重要參考價(jià)值。

研究結(jié)果近期已在線發(fā)表于進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域國際著名期刊《分子生物學(xué)與進(jìn)化》。新華社武漢12月10日電（記者譚元斌）