南极抗冻鱼：极端环境下的生存奇迹

南极抗冻鱼：极端环境下的生存奇迹

引用

中国数字科技馆

等

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来源

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https://www.cdstm.cn/gallery/kxfdj/202111/t20211112_1059266.html

2.

https://xuebao.dlou.edu.cn/article/2021/2095-1388/202102001.html

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https://www.shou.edu.cn/2016/1021/c7691a199881/page.htm

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https://www.biodiversity-science.net/CN/lexeme/showArticleByLexeme.do?articleID=8705

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http://sciencechina.cn/gw.jsp?action=detail.jsp&internal_id=6676023&detailType=1

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https://www.agrijournal.com.cn/article/detail.html?gid=CB9C167F-92A7-48FA-AD4A-6041424C9D33

7.

https://www.benagen.com/html/shichangyuzhichi/wenxianjiedu/780.html

在地球最寒冷的南大洋中，生活着一群独特的鱼类——南极抗冻鱼。它们不仅能在零度以下的海水中自由游弋，还能在冰封的环境中繁衍生息。这些鱼类的生存秘诀，就是一种神奇的蛋白质——抗冻蛋白。

南极海域的水温常年维持在零度以下，对于大多数鱼类来说，这样的环境无疑是致命的。然而，南极鱼亚目（Notothenioidei）却在这样的极端条件下繁衍生息，成为南大洋的主宰者。这个亚目包含8个科、120多个物种，其中5个科的101个物种专门生活在高纬度的冰冻海域。

这些鱼类之所以能在如此恶劣的环境中生存，关键在于它们进化出了一系列适应性特征。其中最引人注目的是抗冻蛋白，这种蛋白质能够有效抑制冰晶生长，防止体液结冰。

抗冻蛋白是一种特殊的糖蛋白，由重复的三肽序列组成，每个分子包含3到60多个重复单元。这种蛋白质能够与冰晶表面结合，阻止冰晶进一步生长，从而降低体液的冰点。研究表明，南极鱼类的抗冻蛋白可以将体液冰点降低至-2.2℃，确保在海水冰点以下仍能保持流动性。

更令人惊讶的是，抗冻蛋白的基因起源竟然与胰蛋白酶有关。研究发现，这些基因最初可能是一个位于胰蛋白酶基因内含子中的9个核苷酸序列，经过不断扩增和演化，最终形成了具有抗冻功能的糖蛋白基因。

除了成鱼体内的抗冻蛋白，南极鱼类还进化出了另一种令人惊叹的适应机制。上海海洋大学的研究团队发现，南极鱼的卵壳蛋白（透明带蛋白）也具有抗冻功能。这些蛋白不仅能保护卵细胞，还能通过结合冰晶来防止冻结，为胚胎提供额外的保护层。

最新的基因组研究揭示了南极鱼类适应寒冷环境的分子机制。研究显示，这些鱼类的基因组大小差异显著，主要由转座子扩张驱动。目前已完成全基因组测序的南极鱼类包括鳞头犬牙南极鱼、智利油南极鱼等，通过与其他硬骨鱼类的基因组比较，科学家们正在逐步揭示南极鱼类适应极端环境的遗传基础。

南极鱼类的抗冻蛋白研究不仅增进了我们对生命适应极端环境的理解，还具有重要的应用价值。由于其独特的热滞活性和冰重结晶抑制能力，抗冻蛋白在食品保鲜、农业、医药等领域展现出广阔的应用前景。例如，它们可以用于改善食品的冷冻保存效果，提高生物样本的冷冻存活率，甚至用于培育耐寒的转基因作物。

南极抗冻鱼的神奇进化史，展现了生命在极端环境中的顽强与智慧。通过持续的科学研究，我们不仅能更好地理解这些独特生物的生存之道，还能从中获得灵感，为人类社会带来更多的科技创新。