走进自然

柯怀鸿 欧阳桂莲 本报记者 谢开飞

    据测算，我国2017年渔业产值超1.2万亿元，而每年因高温、缺氧等极端天气，造成的经济损失已超过300亿元，并呈逐年上升趋势。就在去年8月，我国辽宁约6.8万吨海参因持续高温“热”死，造成了60多亿元的经济损失。

    厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室董云伟教授团队联合美国斯坦福大学乔治·索梅罗教授，近日发表在《美国科学院院报》上的最新成果，有望为减少这种损失提供理论支持。他们通过对滨螺等最耐热海洋动物的研究，揭示出海洋软体动物蛋白温度适应性变化模式，为研究生物对极端温度适应机制及气候变暖生态效应找到了理想对象。

    极端高温环境还能存活

    为避免机体的损伤，生物会随着环境温度改变自身行为、生理、生化等特性，这是生物对环境的适应过程。“就像研究深海、极地和高原生物一样，查明生物对极端环境的适应能力，对于我们了解生物应对高温的机制具有非常重要的意义。”董云伟说。

    缘何从滨螺身上寻找答案？滨螺广泛分布于潮间带高潮区，是地球最耐热的海洋动物之一。为了应对严酷的温度环境条件，保证存活、生长和繁殖成功，滨螺等潮间带生物形成了多种生理生化适应策略，如实验中的塔结节滨螺和粒结节滨螺，是我国岩相潮间带高潮区常见物种，它们能够忍受60℃左右的高温。

    董云伟告诉科技日报记者，对于人类来说，体温高于39℃，即为高烧，会引发一系列不良症状，而夏季高温季节监测到的滨螺体温可高达55℃，在这种极端高温环境及高体温状况下，滨螺还能存活下来，使它们成为研究生物对极端温度适应机制及气候变暖生态效应的理想对象。

    只因体内含有某些关键酶

    董云伟团队结合分子动力学模拟和实验调控手段，发现耐热滨螺能够通过增强代谢关键酶的作用，让体内苹果酸脱氢酶的部分关键结构柔性增强，确保了其在极端条件下的功能稳定。

    “软体动物苹果酸脱氢酶的序列”就好比人体中的DNA，可以作为一种身份识别信号。基于该特性，团队还对原位体温跨度达60℃的12种软体动物进行了研究，发现了不同软体动物间，苹果酸脱氢酶序列的变化和生物的温度适应能力也有关，阐述了蛋白质结构稳定性与生物地理分布的内在联系。

    “每一种生物的蛋白质都必须在一个最适宜的温度区间才能保持活性，生物分布在不同的地区，它们的蛋白质对环境温度的适应区间就不同。”董云伟告诉记者，生活在热带的生物，它们的蛋白质对高温的适应能力就高一些，生活在南极的生物，对高温的适应能力就弱一些。

    “以往的定性实验，大多是基于生态调查或者实验室实验，能够描述‘滨螺可以耐受高温’的现象，但回答不了‘为什么可以耐受高温’这个问题。”董云伟介绍，目前团队开展的定量研究，则准确地定位了某些蛋白质（酶）的区域结构，这些结构赋予了海洋动物耐受高温的能力。该研究有助于为海洋渔业养殖季节、区域、品种等提供依据，从而指导生产实践、规避风险。