在格陵兰岛附近的冰山栖息地发现了含大量抗冻蛋白的鱼

一项基于格陵兰岛附近冰冷水域探险的新研究显示，一种小蜗牛鱼的防冻蛋白含量不断飙升，这就说明了这种对零下温度下生活的独特适应的重要性。该研究还警告说，北极海洋温度变暖可能会对这些高度特化的鱼类构成威胁。

　　

博物馆副研究员、纽约市立大学巴鲁克学院(Baruch College)著名生物学教授大卫·格鲁伯(David Gruber)说:“就像汽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，比如防冻剂蛋白质，它可以防止冰晶体的形成。”“我们已经知道，这种生活在极冷水域的小蠹虫会产生防冻蛋白，但我们没有意识到它有多么充满这些蛋白质，以及它为制造这些蛋白质付出了多少努力。”

极地海洋冰冷的海水对海洋生物来说是一个极端的环境，限制了居民的机制，以应对寒冷的温度。与某些种类的爬行动物和昆虫不同，鱼类即使在体液部分冷冻的情况下也无法存活，因此它们依赖主要在肝脏中制造的防冻蛋白来防止细胞和体液中形成大冰粒。鱼类产生这些特殊蛋白质的能力在近50年前就被发现了，科学家们已经确定，抗冻蛋白是由五个不同的基因家族组成的。

格鲁伯和他的合著者、博物馆鱼类学部门的馆长约翰·斯帕克斯决定研究斑纹黑鬃鱼幼鱼的抗冻蛋白，在遇到这种小鱼的一种独特的特殊能力——生物荧光之后。2019年，作为君士坦丁的一部分。斯帕克斯和格鲁伯在探索格陵兰岛东部海岸附近的冰山栖息地时，发现了一只发出绿色和红色荧光的斑纹幼鱼。生物荧光，即将蓝光转化为绿光、红光或黄光的能力，在北极鱼类中很少见，因为那里有很长时间的黑暗，而小蠹虫仍然是唯一被报道有生物荧光的极地鱼类。

在进一步研究snailfish的生物荧光特性后，研究人员发现了两种不同类型的基因家族编码防冻蛋白。这种鱼的基因具有迄今为止观察到的最高水平的抗冻蛋白表达，这凸显了它们对这些动物生存的重要性，并发出了关于它们在变暖的环境条件下可能如何生存的危险信号。

斯帕克斯说:“自20世纪中期以来，北极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，北冰洋的大部分地区将在夏季无冰。”“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，像这种小蠹虫这样的冰居专家可能会遇到更多温带物种的竞争，这些物种以前无法在这些更高的北部纬度地区生存。”

这项研究的其他作者包括约翰·伯恩斯(John Burns)，美国自然历史博物馆和毕格罗海洋科学实验室;吉恩·加夫尼城市大学;以及美国自然历史博物馆和南卡罗莱纳博福特大学的默瑟·布鲁格勒。

这项研究得到了Stavros Niarchos基金会(AMNH Constantine S. Niarchos Expedition grant)的慷慨支持。

的视频:https://youtu.be/M8UKnEUdojU

Journal Reference:

1. John A Burns, David F Gruber, Jean P Gaffney, John S Sparks, Mercer R Brugler. Transcriptomics of a Greenlandic Snailfish Reveals Exceptionally High Expression of Antifreeze Protein Transcripts. Evolutionary Bioinformatics, 2022; 18: 117693432211183 DOI: 10.1177/11769343221118347