北极鱼的鳃里为何装满了‘防冻剂’？

在遥远的格陵兰冰山的绿松石臂之间的冰冷海水中，研究人员捕获了一条北极鱼，它的身体对冰冻温度具有高度的抵抗力。

上图：白光下的“L. gibbus”鱼，也被称为斑点蜗牛鱼。

在这条幼鱼被捕获的格陵兰岛东部海岸，洋流经常下降到0摄氏度以下。如此寒冷的温度足以冻结那些更习惯热带生活的鱼类的血液。但是极地鱼有一个秘密。它们的血管里都有一种防冻蛋白。

当研究人员对北极鱼的 RNA 进行测序时，他们发现这种鱼的鳃内充满了防冻蛋白。

纽约城市大学的生物学家大卫·格鲁伯（David Gruber）说：“就像你车里的防冻剂可以防止散热器里的水在低温下结冰一样，一些动物进化出了惊人的防止它们结冰的机制，比如防冻蛋白质，它可以防止冰晶形成。我们已经知道，这种生活在极冷水域的小蜗牛鱼会产生防冻蛋白质，但我们没有意识到，它能充满这么多这些蛋白质，以及它为制造这些蛋白质付出了多少努力。”

科学家们捕捉到的这条鱼名为“L. gibbus”，也被称为斑点蜗牛鱼，因其褐色、松弛的身体上有黑色斑点而得名。

从表面上看，它是一个相当普通的物种。但在里面，却充满了惊喜。

上图：蜗牛鱼发出绿色和红色的光芒。

2019 年，人们发现一条杂色的蜗牛鱼发出绿色和红色的光芒 —— 这是有史以来第一个报告有生物荧光的极地鱼，也是第一个单一物种发出两种颜色荧光的例子。

现在，RNA测序揭示了小蜗牛鱼的另一个秘密。

在北极物种测序的所有数千个转录本中，研究人员发现了一些编码抗冻样蛋白的转录本，所有这些转录本都高度表达。

事实上，其中一份转录本的表达水平是最高的，远远高于前1%。

在遗传学领域，“转录本”是 DNA 一部分的 RNA 副本。它向细胞提供如何产生特定蛋白质的指令。

如此高表达的抗冻转录本表明，蜗牛鱼对这些蛋白质非常重视。它们可能是在零度以下生存的关键。而且，在许多其他极地和亚极地鱼类，以及一些爬行动物、昆虫和植物中发现了与冰结合的防冻蛋白。

在鱼类中，这些肝脏产生的蛋白质被认为可以阻止冰粒长得太大，或者阻止它们在细胞和体液中积聚，从而阻止它们成为阻塞物。

与其他类型的抗冻蛋白相比，蜗牛鱼中表达最高的类抗冻蛋白相对较弱，但它仍然可以在保持鱼类生物学功能方面发挥重要作用。

这种较弱和较强的蛋白质混合在一起，实际上可以为蜗牛鱼提供在如此艰苦的水中生存所需的耐温度能力。例如，虽然一些抗冻蛋白可能不足以阻止血液中的冰粒生长，但它们可以帮助运输不饱和脂类，而不饱和脂类在通过血管时需要特定的温度。

因此，作者说，他们在蜗牛鱼身上的发现增加了一种可能性，即“弱的或组合的抗冻活性可能对北极鱼有利”。至少，现在它是有益的。

上图：发现蜗牛鱼的格陵兰冰山。

该研究的合著者、美国自然历史博物馆馆长约翰·斯帕克斯（John Sparks）警告说：“自20世纪中期以来，北极地区的气温上升速度是中纬度地区的两倍，一些研究预测，如果北极海冰继续以目前的速度减少，在未来30年里，北冰洋的夏季大部分将没有冰。”

“北冰洋不支持鱼类物种的高度多样性，我们的研究假设，随着海洋温度日益变暖，像蜗牛鱼这样的冰居专家可能会遇到更多温带物种的竞争，而这些物种以前无法在北纬较高的地区生存。”

那座孤独的格陵兰岛冰山可能不会再有那么壮观的景色了。谁知道在它的阴影下游动的鱼会发生什么。

这项研究发表在《进化生物信息学》杂志上。

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