《流浪地球》中憧憬的“冷凍人體，到未來再解凍”科幻場景，也許能逐步逼近現(xiàn)實。

同樣一種魚，長在東北就可以結(jié)冰也不死，長在海南一冷就活不了。2月21日，中國科學(xué)院水生所何舜平研究團隊發(fā)表最新成果，他們發(fā)現(xiàn)了一種生活在高寒地區(qū)的叫做“葛氏鱸塘鱧”魚類過冬時的抗凍保護劑，這為醫(yī)學(xué)上的抗凍保護劑研發(fā)提供了參考。

葛氏鱸塘鱧。

大自然很奇妙，在一些不適宜生命生存的寒冷地帶，動物們會進化出各種越冬的方法。除了遷徙外，恒溫動物們大多會采取冬眠的方式，而那些無法調(diào)節(jié)體溫的變溫脊椎動物會躲避在棲息地冰凍層下相對溫暖的區(qū)域，還有少數(shù)會產(chǎn)生抗凍蛋白，避免體液結(jié)冰，哆哆嗦嗦硬抗過冬天；或者忍受體液結(jié)冰，身體凍成“冰塊”，靜靜躺在天然大冰箱里安然越冬，等待第二年的春天融化復(fù)蘇。為什么凍僵而不死亡，還能復(fù)蘇，其背后的復(fù)雜適應(yīng)性進化遺傳機制目前仍不清楚。

葛氏鱸塘鱧主要分布于俄羅斯遠東地區(qū)、朝鮮半島北部、日本，以及我國遼河、黑龍江、松花江等水系。因能凍而復(fù)蘇，也被稱為“還陽魚”。葛氏鱸塘鱧與近親海南新沙塘鱧約在1500萬年前才分化，天南地北的生活讓它們的基因也有很多不同。兩種進化樹上緊挨著的魚類，一個生活在高寒地帶，一個生活在熱帶地區(qū)，它們因適應(yīng)環(huán)境而產(chǎn)生的基因差別，可以解開“凍而復(fù)蘇”的謎團。水生所何舜平研究團隊對這兩種魚開展了比較基因組、轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)分析。

科研人員從結(jié)冰耐受的角度研究發(fā)現(xiàn)，相較于海南新沙塘鱧，葛氏鱸塘鱧具有更快的蛋白進化速率，而且與低代謝、細胞壓力反應(yīng)、細胞骨架穩(wěn)定性、抗凍保護劑的合成與跨膜轉(zhuǎn)運以及神經(jīng)傳遞的相關(guān)基因發(fā)生了大量變異，并在結(jié)冰前期、結(jié)冰期和復(fù)蘇期呈現(xiàn)出不同表達模式。這些變異以及協(xié)同的表達調(diào)節(jié)可能是葛氏鱸塘鱧能夠“凍而復(fù)蘇”的重要原因。

A結(jié)冰期的葛氏鱸塘鱧。B復(fù)活期的葛氏鱸塘鱧。

代謝組學(xué)對抗氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)的多種代謝物含量變化的分析表明，在冰凍期和復(fù)蘇期，多種抗氧化劑明顯增加，氧化應(yīng)激標(biāo)志物含量明顯下降，或是葛氏鱸塘鱧“冰凍-解凍”過程中維持細胞穩(wěn)態(tài)的“絕招”，有效避免細胞凍傷、凍死。

之前研究已知，動物界進化出的抗凍保護劑主要成分是積累的小分子物質(zhì)。葛氏鱸塘鱧在冰凍期組織內(nèi)含量最高的小分子代謝物是葡萄糖、肌醇和甘油以及顯著增加的阿拉伯糖醇和天冬氨酸，這些成分可能就是其抗凍保護劑的主要“配方”。

本研究由博士畢業(yè)生姜海峰（現(xiàn)為西北農(nóng)林科技大學(xué)副教授）等人完成，青年研究員楊連東為最后通訊作者。

（長江日報記者周劼 通訊員孫慧）