@ 2014.07.27 , 09:30

为什么变温动物不需要皮毛

动物们已经进化到几乎占领了地球的各个角落。为了生存,无论外面的天气如何,它们的身体都要对温度做出反应。对于类似于人类的恒温动物来说,这是很容易的事情,因为恒温动物能够调节它们的体温。

但是变温动物(又称冷血动物)无法做到这一点。它们的体温会随着外界温度的变化而变化。但至今变温动物还生存得不错。罗彻斯特大学的生物学副教授Michael Welte可能已经发现了其中的奥秘。他和团队的发现发表在细胞生物学期刊上。

在分子水平上,变温动物生存的关键是确保蛋白质的合成时间和数量都是正确的。为了保证这一点,变温动物身体里的每个细胞都有一条装配线。这一过程有一部分是由马达蛋白驱使的,这种蛋白会运输来自细胞核的信使RNA。RNA到达装配线末端以后,核糖体会对其进行解码工作,然后合成相应的蛋白质。

Welte说:“我们已经在变温动物的体内发现了一种分子,这种分子能在温度变化的时候,能保证它们体内蛋白质合成的平衡。这种分子通过控制细胞运输来确保蛋白质合成的平衡。”

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他们是在偶然的情况下有了这一发现。当时他们在研究果蝇,碰巧果蝇是变温动物,结果他们发现当温度变化的时候这种果蝇很难合成某种蛋白。

随着温度的降低,蛋白质的装配线比马达蛋白要慢得多。这就造成了一种不平衡,当马达蛋白到达细胞核的时候,如果信使RNA不马上使用的话,它们会永久消失。这会让细胞完全失去平衡,以致于完全停止蛋白质的合成。

但Welte发现了一种名为Klar的特殊蛋白质,它能保证蛋白质合成的平衡不被打破。Klar表现得就像是马达蛋白的紧急刹车。一旦温度下降,Klar就会降低马达蛋白运输信使RNA的速度,保证装配线的平衡。

而在果蝇体内,Welte发现保证其装配线的平衡对于Oskar这种蛋白质的合成尤为重要。能孵化出果蝇的受精卵会产生Oskar。在果蝇还没有产下受精卵的时候,Oskar会累积下来然后决定什么时候受精卵会被产下。如果Oskar的合成不当,那么受精卵将无法孵化。

当Welte使用基因工具移除掉果蝇细胞内的Klar时,他发现在常温下孵化的小果蝇不受影响。但当温度降低的时候,该受精卵无法孵化。当Klar出现在受精卵里面的时候,果蝇在更低的温度下都能正常孵化。

Klar存在于所有昆虫体内,鉴于此Welte认为Klar可能在昆虫体内扮演着相似的角色。

人的体温没有果蝇体内温度浮动那么大。但当我们发热或者出现别的情况的时候,我们的细胞温度也会有大幅度变化。Welte推测在我们的细胞内可能也有相似的机制发生,以便保持我们体内蛋白质合成的稳定。Welte说:“虽然我们体内并没有Klar蛋白,但其合成蛋白质的机制是很相似的。”

本文译自 Livescience,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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