挑战深海极限: 揭秘深渊狮子鱼的生存奇迹 | 科技前线

中科院之声

2024-11-26 07:30发布于北京中科院之声官方账号

深海，是地球上最神秘的环境之一。极端的高压、冰冷的温度和持续的黑暗，无时无刻不在考验着生命的极限。然而，深海生物们不仅顽强地生存了下来，还进化出一套令人惊叹的生存策略。

近日，中国科学院深海科学与工程研究所揭示了马里亚纳海沟狮子鱼（Pseudoliparis swirei）是如何通过调节脂质和蛋白质的代谢机制，在世界最深的海沟里生活得游刃有余。相关研究发表于《水生生物与安全》。

▲马里亚纳海沟狮子鱼（Pseudoliparis swirei）

能量“储备站”

马里亚纳海沟是地球上最深的海洋区域，水深可达11000米。这里日光无法抵达，常年笼罩在黑暗之下，水温接近冰点，很少有生物能够在此生存。目前马里亚纳海沟狮子鱼最深的记录是8336米，面对深海的低温和食物匮乏，它们具有引人注目的膨大肝脏，含有大量储能分子。

研究人员以捕获的五种马里亚纳海沟深海鱼类为样本，分析了它们的肝脏组织脂质代谢组和蛋白质组。结果显示，几种深海鱼的总脂质水平相当，并以三酰基甘油（TG）作为主要能量储备。

为了更高效地利用宝贵的储备，马里亚纳海沟狮子鱼显著增加肝脏中的胆固醇酯（CE）、醚键三酰基甘油（TG-O）、辅酶Q（CoQ）和ATP酶含量，用以优化能量的储存和利用机制。因此，即便长时间“断粮”，狮子鱼也无需为“挨饿”担忧。

▲马里亚纳海沟狮子鱼肝脏组织的脂质组和蛋白质组分析揭示适应机制

深海“抗荷服”

水深每下降10米，水压便增加0.1兆帕（MPa），万米深海的高压环境使多数生物的细胞膜流动性受到影响。

研究显示，马里亚纳海沟狮子鱼相比其他几种深海鱼表现出脂肪酸代谢路径的显著差异，特别是其肝脏中含有更高比例的不饱和脂肪酸。与此同时，狮子鱼肝脏中胆固醇和磷脂酰乙醇胺（PE）的比例则显著低于其他深海鱼，这些成分是细胞膜刚性的来源。

马里亚纳海沟狮子鱼还优化了磷脂酰乙醇胺（PE）与磷脂酰胆碱（PC）的比值，这些机制共同使它们的细胞膜在极端高压下依然具有高流动性，成为它们专属的深海“抗荷服”。

细胞“防御术”

深海环境的食物匮乏和高压会导致细胞内自由基增多，造成氧化应激进而有损伤细胞的风险，马里亚纳海沟狮子鱼也相应地有一套独特的抗氧化机制。

它们降低了容易被氧化的多不饱和脂肪酸含量，而由更高比例的单不饱和脂肪酸代替。

同时，狮子鱼肝脏中还有显著增多的转铁蛋白（Transferrin）和热休克蛋白（HSPs）的分子，前者能调节体内的铁平衡，防止自由铁引发氧化应激，后者则在极端压力下帮助折叠和修复蛋白质，它们共同为深海狮子鱼细胞的生存保驾护航。

▲马里亚纳海沟狮子鱼与其他四种深海鱼类的脂质代谢物差异

深海世界充满未知，生物演化奇妙无限。深海狮子鱼通过精妙的分子调控竟能适应马里亚纳海沟的极端环境，为我们理解深海生物的生存机制提供了新思路，也为未来探索深海生命和开发生物资源提供了宝贵线索。

来源：中国科学院深海科学与工程研究所

责任编辑：曹旸

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