南极: 南极章鱼改写RNA 破解极寒生存密码

2025-03-04 | 来源: 煎蛋 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

在南极冰冷刺骨的海水里，章鱼可没穿手套保暖的本事，但它们自有妙招熬过寒冷。一项新研究发现，这种八爪怪会通过一种叫RNA编辑的手段，巧妙调整神经系统关键蛋白，让它们在低温下也能好好干活。这可是科学界头一回证实，RNA编辑不仅能改蛋白，还能直接促成环境适应。成果近日登上了《科学》杂志的在线版。

要知道，低温对神经信号传递是个大麻烦。神经元放电时，细胞膜上的蛋白通道得开关自如，让各种离子进进出出。电荷恢复正常后，释放钾离子的通道就得赶紧关上。可在寒冷的天气里，这些通道关得慢吞吞，神经元就没办法快速再来一次。于是，研究者猜想，生活在极寒地带的物种可能调整了钾离子通道，好在冷天里照常开工。

波多黎各大学医学院的分子神经生理学家 Joshua Rosenthal 和他的研究生 Sandra Garrett 最初信心满满。“我们本来以为答案藏在基因里。” Rosenthal 说。他们料想，适应寒冷的物种会在钾通道基因上动点手脚，造出更适合低温的新蛋白。可结果却让他们大吃一惊。

他们挑了两只章鱼做对比：一只来自南极冰海，另一只住在波多黎各25到35摄氏度的温暖珊瑚礁。检查基因时，两人发现这两者的钾通道DNA序列几乎一模一样。接下来，他们把这些基因塞进青蛙卵细胞里，让细胞造出蛋白并嵌到膜上。这样就能测测每种通道的电活动表现如何。

测试结果出乎意料：青蛙卵做出来的两种钾通道，功能上没啥差别。Rosenthal 和 Garrett 一算，如果这两种章鱼在各自的地盘用上这些通道，南极那只的通道关门速度会比波多黎各的慢60倍。这可不行啊，南极章鱼的神经不得瘫痪了？

秘密原来藏在RNA编辑里。细胞会先根据DNA合成RNA，作为造蛋白的蓝图。RNA编辑就像个灵活的修理工，能改动RNA的核苷酸序列，进而调整蛋白的氨基酸顺序，改变它的性能。南极章鱼就在RNA上动了九处手脚，调整了钾通道的氨基酸。其中一处叫 I321V 的改动尤其关键，直接让通道关闭速度翻倍还多，完美适应了寒冷。

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为了看得更清楚，他们又研究了另外六种章鱼：两只热带的，两只温带的，还有两只北极的。结果很有意思——环境越冷，章鱼越爱在 I321V 这点上搞RNA编辑。“我们这篇论文真正带来的，” Rosenthal 说，“是证明这个过程能帮生物适应环境。”

其他科学家对这项发现赞不绝口。范德堡大学医学中心的分子神经生物学家 Ronald Emeson 说：“这揭示了一种全新的分子机制，能让蛋白更多样化。” 而康涅狄格大学健康中心的遗传学家 Brenton Graveley 则觉得，这研究开了个好头，“RNA编辑在适应中可能扮演大角色，接下来就看它还能影响啥了。”

南极章鱼这招RNA编辑，真是既聪明又实用。谁说冷天只能瑟瑟发抖？它硬是给自己改出了一条生路。