2011 年,一只果蝇幼虫孵化,在化蛹期间被冷冻,体内一半的水分在极寒的温度下凝固。在经历了几代假死状态后,这只小小的果蝇苏醒过来,并被允许长大。有一天,它想知道自己是否能够交配——但它应该把新的幼虫带到这个反乌托邦的未来吗? 事实证明,这只苍蝇最终还是成功交配了,而且它的后代都是非常健康的幼虫。可惜的是,这只苍蝇死在了实验室里,因此科学家无法弄清楚它究竟是如何在低温保存中存活下来的。 捷克共和国的 Vladimír Koštál 和其他研究人员就做过这个实验,他们说,果蝇可以在 23 华氏度的冷冻条件下存活,只要给它们喂食一种含有来自北极表亲的氨基酸的特殊冷冻前饮食。 人们认为,动物的抗冻能力是一个非常复杂的过程——只有少数昆虫能够做到这一点,而大多数脊椎动物体内冰晶的积累要么非常有害,要么致命。Koštál 和同事们想找出帮助果蝇(现代生物学中最重要的模型生物之一)在冰冻温度下生存的复杂程度。其实很简单,只要在进入严寒之前给它们喂食一种冷冻保存剂混合物即可。 一种名为Chymomyza costata的北极果蝇近亲可以在液氮(即 -320 华氏度)中存活,在之前的研究中,Koštál 等人发现它们通过在体内积累一种名为 L-脯氨酸的氨基酸来做到这一点。在这项新研究中,捷克研究人员给果蝇幼虫喂食含有 L-脯氨酸和甘油(另一种冷冻保护剂)的食物,并将它们降温。经过处理的幼虫在体内一半的水分结冰后仍能存活,这种情况发生在 23 华氏度(-5 摄氏度)的温度下。果蝇被冷冻 75 分钟,然后慢慢升温。 研究人员说:“融化后,这些幼虫能够继续发育,变态为成虫,并产生可存活的后代。” 其他研究人员一直在尝试制作可冷冻的果蝇,以更好地了解对寒冷敏感的基因。弄清楚生物如何在寒冷中繁衍生息可以帮助研究人员了解人类如何也能做到这一点——不一定是低温保存我们,虽然那会很棒,但是为了帮助器官在冰上存活更长时间,以便移植。这项研究可能会产生同样的意义,但它也可能只是研究苍蝇的生物学家的一个方便的解决方案——它们独特的遗传系可以在深冷中保存,而不需要大量昂贵的活苍蝇基因库。 该论文发表在《美国国家科学院院刊》上。 |
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