昆虫在进化过程中产生了各种防冰冻物质

雪跳蚤其实不是跳蚤而是跃尾虫的一种,它可以在零下7度环境生活。

雪跳蚤的防冻蛋白与其它昆虫如赤翅甲虫分离出的防冻蛋白有完全不同的组成,而后者的抗冻蛋白又与从云杉卷叶蛾幼虫的不同。而且,所有这些昆虫的防冻剂都不同于使南极鱼存活下来的防冻剂。每种动物的防冻剂都是进化过程中的独立发展而来的事物。
 
但是,昆虫的创新并不限于防冻剂。生物学家发现了另一个对付极端寒冷天气的策略:有些昆虫能够忍耐冰冻。像美国阿拉斯加内陆那种最北端的气候,在隆冬时气温能下降到零下50℃ ,而且直到5月份还是白雪皑皑,温度仍在零度以下。在这种极端天气下,大多数昆虫都被冻僵了。例如,阿拉斯加“Upis”甲虫在零下7℃会冻僵。但是,令人瞩目的是,它却能够在温度低至零下70℃的环境下存活下来。
 
昆虫能够忍耐冰冻的的关键是它们能够将冰冻(和解冻)通常会产生的损害减少到最小。它们在进化过程中产生了各种防冰冻的物质。当冬天即将到来时,许多耐冰冻昆虫会产生高浓度的甘油和其它种类的乙醇分子。这些物质并不能阻止结冰,但能使结冰的速度变慢,从而使细胞周围的液体以一种更可控的方式结冰,而细胞内的物质不会结冰。
 
为了最大限度的保护自己,一些生活在北极的昆虫综合使用了防冰冻物质和防冻剂来控制冰晶的形成,从而保护细胞并防止在解冻过程中又重新结冰。事实上,来自美国圣母大学和阿拉斯加费班克大学的一个研究小组,最近在Upis甲虫中发现一种新型的抗冻剂。这种防冻剂与其它甲虫、雪跳蚤和飞蛾的防冻蛋白不同,它是一种被称为“xylomannan”的多糖,但在抑制冰晶膨胀上,其效果可以与活性最高的昆虫防冻蛋白相媲美。
 
在进化的过程中,避免体内结冰的必要性导致了许多新事物的出现。防冻剂的新发现提高了利用更多的化学方法去发现昆虫如何应对极端寒冷天气的可能性。这不仅是一个深奥的有关北极昆虫学的问题,而是具有现实意义。长期以来,对人类器官保存的一个挑战正是这些昆虫已经解决的问题:如何让组织可以长时间冰冻,然后能够成功地解冻。一些研究小组正在探索将动物世界获得的启发应用到医疗手术中去。


网易探索





上一篇 下一篇