章鱼为何不怕冷？_新闻台

□红灵芝

　　（译自《科学》网站）

　　一篇新研究论文称，居住在寒冷海域的章鱼，会通过“RNA编辑”，改变体内重要的神经系统蛋白质，使其能够在低温下正常工作。这个研究揭示，除了特定基因发生改变外，“RNA编辑”也能使生物适应周围环境。

　　“RNA编辑”是指一种遗传信息在RNA水平发生改变的过程，它会改变RNA序列，使其不同于基因组模板DNA序列。它能使同一个基因序列生成几种不同蛋白质。这可能是生物在长期进化过程中，形成的更经济、更有效扩展原有遗传信息的机制。

　　先来了解一下神经元对低温的反应过程。正常的细胞活动时，需要神经系统发出指令让一种特定蛋白质运作，令神经细胞呈兴奋状态，此时细胞膜中的蛋白质通道会打开，允许各种离子进出。当细胞膜内的电荷回归正常时，释放钾离子的通道就会闭合。但低温会妨碍神经系统正常发送信号，因此低温会延缓钾离子通道的闭合，阻碍神经元的再次兴奋。

　　研究人员因此提出一个假说：居住在严寒环境下的物种，可以通过修改它们的钾离子通道开合时间，来适应极寒环境。

　　美属波多黎各大学医学科学院的分子神经生理学家乔舒亚罗森塔尔和他的学生桑德拉加勒特认为，酷寒环境下生物的钾离子通道基因，经过进化，已经可以产生一种能够在低温环境下正常工作的蛋白质。

　　居住在南极海水里的章鱼成为他们研究的对象。和居住在水温于25摄氏度到35摄氏度范围内的波多黎各暗礁中的章鱼相比，他们惊讶地发现，两种章鱼的钾离子通道基因DNA序列几乎相同。他们将这种基因嵌入到青蛙卵细胞中，让卵细胞产生蛋白质。他们发现，由青蛙卵细胞生成的两种章鱼的钾离子通道，功能也几乎相同。那么是什么让它们可以在差别如此显著的环境下都能正常生存呢？两位研究人员进行了大胆推理。最后他们认为，南极海水里的章鱼如果在正常情况下，其钾离子通道闭合速度，最少要比波多黎各同类慢60倍，这样它可能无法正常生存。既然它能安然存活，便只有一种可能：南极海水里的章鱼或许通过“RNA编辑”，生成了适合低温的特性蛋白质，以保持钾离子通道正常闭合。

　　为了制造合适的蛋白质，细胞要先合成特别的RNA。“RNA编辑”时，细胞会修改RNA序列中的核甘酸序列，从而改变目标蛋白质的氨基酸序列，并改变蛋白质的功能。研究人员在报告中指出，南极海水里的章鱼正是对RNA的9处位置进行了编辑，使得钾离子通道的氨基酸序列发生了变化，所以它们才不怕寒冷。他们还准确指出其中一处编辑位置代号为I321V，这个位置对物种适应严寒非常重要：该处发生改变后，钾离子通道的闭合速度会大为增加。

　　研究人员还计算了另外两种热带物种、两种温带物种和两种居住在极地物种的RNA编辑数量。他们发现，物种栖息地越冷，I321V发生“RNA编辑”的可能性就越高。看起来正是这种进化方法，在帮助物种适应寒冷环境。

　　红灵芝