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  美国分子生物学家发现了帮助南极最恶劣地区的藻类避免冻结和死亡的基因。这些基因控制甘油的产生,甘油是汽车防冻剂的一种成分。研究结果发表在科学杂志《植物科学前沿》上。

  “我们正在探索帮助微生物在极端条件下生存的机制。知道如何生产甘油”,-说的研究,在内华达大学(美国)詹姆斯·雷蒙德副教授的作者之一。

  通常,低温和冷冻会杀死几乎所有多细胞生物的细胞。这是由于以下事实:当温度降低时,冰晶开始在它们的细胞中形成,这会使细胞膜破裂,从而使它们死亡。

  一些动物,例如青蛙或蠕虫,已经解决了这个问题。它们的身体会产生一种称为“防冻剂”的特殊物质,这种物质可防止冰晶形成,从而帮助此类生物幸存下来。大约20年前,科学家创造了此类防冻剂的第一个合成类似物。他们将冰冻的器人转变成一种冰“杯”。

  许多植物和动物更容易保护自己免受冰冻。例如,冬天许多昆虫和真菌都会产生甘油,这是汽车防冻剂的一种成分。

  “火星人”藻类的秘密

  以前,科学家从未研究过北极圈中的微生物和植物是否产生甘油,也没有确切地弄清这种“防冻剂”分子是如何产生的。雷蒙德和他的同事通过研究生活在冰河下Bonnie湖中的两种衣藻(Chlamydomonas)藻类填补了这一空白。

  它位于维多利亚州的所谓的麦克默多干旱谷,那里的气候和温度几乎是“火星人”。湖里充满了浓稠的盐水。

  在过去的几十年中,美国国家航空航天局的专家和生物学家都对旱谷和邦妮湖本身进行了积极的研究,他们对本地极端微生物和适应这种条件的植物都很感兴趣。在后者中有衣原体的两种,它们学会了在南极冬季几乎没有光线的情况下生活在湖中非常咸的水中。

  雷蒙德和他的同事们详细研究了这些藻类的基因组结构,并将其与另一种藻类杜氏盐藻的DNA结构进行了比较。后者将甘油用于完全不同的东西-生活在盐湖中。

  结果,科学家们在两种藻类的基因组中鉴定出了基因(一种至三种,另一种至五种),它们的结构与杜氏盐藻基因组的那些部分相似,据说这些部分负责甘油的合成。随后的实验表明,这些基因与PSP/GPDH酶的产生有关。它将丙酮和磷酸的化合物首先转化为磷酸甘油,然后转化为纯的“防冻剂”。

  有趣的是,科学家在藻类细胞中发现的甘油含量足以阻止其冻结,但不足以保护它们免受水中过量盐分的侵害。因此,生物学家认为,这些衣藻物种的基因组中还有其他基因链,可帮助它们从体内清除过量的盐分,并生活在类似于土卫二,欧罗巴和冰川覆盖的太阳系冰下海洋等条件下的生活中。

  “由于近年来的类似发现,我们大大扩展了我们对生活可能隐藏在太阳系其他天体中的理解。特别是,我们所谈论的是行星据说在冰川下的海洋中,咸水,黑暗和寒冷就像在湖中一样。“邦妮”,-总结雷蒙德。

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