棲息在南極冰冷海水中的章魚并沒有給自己的觸手帶上手套，但它卻找到了另一種方式來抵御寒冷。

一項(xiàng)新的研究表明，這種海洋生物利用一種被稱為核糖核酸（RNA）編輯的手段來定制在低溫下工作的關(guān)鍵神經(jīng)系統(tǒng)蛋白質(zhì)。這篇論文同時(shí)也第一次揭示了RNA編輯不僅僅是改變一個(gè)特定的基因能夠?qū)е逻m應(yīng)。

當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞工作時(shí)，其質(zhì)膜中的蛋白質(zhì)通道會(huì)利用開合讓不同的離子進(jìn)出。低溫能夠妨礙某些與神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信號(hào)有關(guān)的蛋白質(zhì)，這是因?yàn)閲?yán)寒能夠延遲鉀通道的關(guān)閉，從而阻礙了神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信號(hào)的能力。因此研究人員推測(cè)，生活在寒冷氣候中的生物能夠改進(jìn)它們的鉀通道，以便在嚴(yán)寒中更好地生存。

如今，圣胡安市波多黎各大學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)院的分子神經(jīng)生理學(xué)家Joshua  Rosenthal和他的研究生Sandra  Garrett認(rèn)為他們已經(jīng)找到了問題的答案。Rosenthal說：“我想我們正在從基因的水平研究這種變化?！?SPAN lang=EN-US>

在這項(xiàng)研究中，兩位科學(xué)家將生活在南極冰冷海水中的一種章魚，與另一種棲息在波多黎各珊瑚礁水溫達(dá)25至35攝氏度中的章魚進(jìn)行了比較。令他們感到驚訝的是，兩人發(fā)現(xiàn)，兩種章魚體內(nèi)的鉀通道基因幾乎具有完全相同的脫氧核糖核酸（DNA）序列。接下來，研究人員將這些基因植入蛙卵細(xì)胞，目的是合成每種蛋白質(zhì)，并將它們加載于質(zhì)膜上。這一做法使得研究人員能夠測(cè)量每一物種鉀通道的電活動(dòng)。結(jié)果顯示，這兩個(gè)物種的鉀通道功能基本上是一致的。

那么極地生物究竟是如何保持其神經(jīng)正常發(fā)報(bào)呢？它們采用了另一種方式RNA編輯來改變一種蛋白質(zhì)。在RNA編輯的過程中，細(xì)胞修改了RNA的核苷酸序列，它可以改變由此產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)的功能。研究人員發(fā)現(xiàn)，南極章魚在9個(gè)位點(diǎn)改變了自己的RNA，從而改變了鉀通道的氨基酸序列。

研究人員日前在美國《科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告了這一研究成果。他們指出，其中的一些位點(diǎn)，例如I321V，對(duì)于適應(yīng)寒冷尤為重要這一變化使鉀通道的關(guān)閉速度翻了兩番。

研究人員發(fā)現(xiàn)章魚(octopus)在冰冷的水中存活的原因不是由于基因DNA上的差異，而是由于RNA編輯(RNA  editing)上的差異造成的。來自位于圣胡安的波多黎各大學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)校區(qū)的分子神經(jīng)生理學(xué)家Joshua  Rosenthal和他的研究生Sandra  Garrett領(lǐng)導(dǎo)了該項(xiàng)新研究，研究結(jié)果于2012年1月5日在線發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。

當(dāng)在低溫條件下，產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)的某些蛋白的功能受到削弱。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞受到刺激時(shí)，蛋白通道打開或者關(guān)閉以便允許鉀離子進(jìn)來或出去。低溫能夠延遲這些通道的關(guān)閉，從而阻止神經(jīng)元激活。

Rosenthal和Garrett認(rèn)為章魚要在北冰洋和南極海冰冷的水域中存活，它們應(yīng)當(dāng)在DNA序列上產(chǎn)生變化。為了驗(yàn)證這一理論，研究人員比較了來自南極海冰冷水域的章魚物種和來自波多黎各珊瑚礁溫暖水域的章魚物種。當(dāng)他們研究它們的鉀離子通道基因時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)該基因的DNA序列幾乎完全一致。

他們?nèi)缓螳@得這些基因，并將它們插入到青蛙卵細(xì)胞中以便測(cè)量每個(gè)通道的電活性。他們?cè)俅伟l(fā)現(xiàn)這兩種章魚物種以相同的方式發(fā)揮作用。但是如果來自冰冷水域的章魚與來自溫暖水域的章魚以同樣的速度發(fā)生神經(jīng)刺激，該通道關(guān)閉速度要慢60倍，如此這種章魚如何存活呢？

他們意識(shí)到RNA編輯必須發(fā)揮作用。在RNA編輯中，細(xì)胞合成特定DNA序列的RNA版本，同時(shí)伴隨著改變的核酸序列，這樣將會(huì)改變氨基酸從而改變蛋白功能。當(dāng)研究人員在研究RNA編輯時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)南極水域的章魚物種在9個(gè)不同的位點(diǎn)編輯它的RNA，從而改變鉀離子通道的氨基酸序列。在這當(dāng)中，有一個(gè)已知為I321V的位點(diǎn)對(duì)于章魚在冰冷環(huán)境下存活是非常重要的，因?yàn)樗淖冣涬x子通道的關(guān)閉速度50%以上。章魚棲息地越冷，他們更可能在這個(gè)位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)這種編輯。

這篇研究顯示RNA編輯在有機(jī)體環(huán)境適應(yīng)上能夠起著很大作用。