最耐熱海洋動物 能忍受60℃高溫

2019-01-31 10:48

 據測算,我國2017年漁業產值超1.2萬億元,而每年因高溫、缺氧等極端天氣,造成的經濟損失已超過300億元,并呈逐年上升趨勢。就在去年8月,我國遼寧約6.8萬噸海參因持續高溫“熱”死,造成了60多億元的經濟損失。

廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室董云偉教授團隊聯合美國斯坦福大學喬治·索梅羅教授,近日發表在《美國科學院院報》上的最新成果,有望為減少這種損失提供理論支持。他們通過對濱螺等最耐熱海洋動物的研究,揭示出海洋軟體動物蛋白溫度適應性變化模式,為研究生物對極端溫度適應機制及氣候變暖生態效應找到了理想對象。

極端高溫環境還能存活

為避免機體的損傷,生物會隨著環境溫度改變自身行為、生理、生化等特性,這是生物對環境的適應過程。“就像研究深海、極地和高原生物一樣,查明生物對極端環境的適應能力,對于我們了解生物應對高溫的機制具有非常重要的意義。”董云偉說。

緣何從濱螺身上尋找答案?濱螺廣泛分布于潮間帶高潮區,是地球最耐熱的海洋動物之一。為了應對嚴酷的溫度環境條件,保證存活、生長和繁殖成功,濱螺等潮間帶生物形成了多種生理生化適應策略,如實驗中的塔結節濱螺和粒結節濱螺,是我國巖相潮間帶高潮區常見物種,它們能夠忍受60℃左右的高溫。

董云偉告訴科技日報記者,對于人類來說,體溫高于39℃,即為高燒,會引發一系列不良癥狀,而夏季高溫季節監測到的濱螺體溫可高達55℃,在這種極端高溫環境及高體溫狀況下,濱螺還能存活下來,使它們成為研究生物對極端溫度適應機制及氣候變暖生態效應的理想對象。

只因體內含有某些關鍵酶

董云偉團隊結合分子動力學模擬和實驗調控手段,發現耐熱濱螺能夠通過增強代謝關鍵酶的作用,讓體內蘋果酸脫氫酶的部分關鍵結構柔性增強,確保了其在極端條件下的功能穩定。

“軟體動物蘋果酸脫氫酶的序列”就好比人體中的DNA,可以作為一種身份識別信號。基于該特性,團隊還對原位體溫跨度達60℃的12種軟體動物進行了研究,發現了不同軟體動物間,蘋果酸脫氫酶序列的變化和生物的溫度適應能力也有關,闡述了蛋白質結構穩定性與生物地理分布的內在聯系。

“每一種生物的蛋白質都必須在一個最適宜的溫度區間才能保持活性,生物分布在不同的地區,它們的蛋白質對環境溫度的適應區間就不同。”董云偉告訴記者,生活在熱帶的生物,它們的蛋白質對高溫的適應能力就高一些,生活在南極的生物,對高溫的適應能力就弱一些。

“以往的定性實驗,大多是基于生態調查或者實驗室實驗,能夠描述‘濱螺可以耐受高溫’的現象,但回答不了‘為什么可以耐受高溫’這個問題。”董云偉介紹,目前團隊開展的定量研究,則準確地定位了某些蛋白質(酶)的區域結構,這些結構賦予了海洋動物耐受高溫的能力。該研究有助于為海洋漁業養殖季節、區域、品種等提供依據,從而指導生產實踐、規避風險。

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