首页 理论教育南极生物生存之谜:严寒下的抗冻蛋白科普知识百科全书

南极生物生存之谜:严寒下的抗冻蛋白科普知识百科全书

【摘要】:严寒与冷冻中的生命南极洲气候恶劣,满目冰雪,气温极低。按照一般情况,鱼类血清在0.56℃时就会冻结,而生活在南极海洋中的鱼类,在0℃左右的低温中血清却不冻结。美国加利福尼亚州立大学教授费尔在研究极地鱼类时发现,南极海域中鱼类的血液中含有抗冻蛋白,能使鱼的血液凝固点大大下降。这些化学物质减少了细胞冻结时的收缩率,并对器官有保护作用。美国有些科学家正在研究:人类通过速冻是否也能保持生命?

严寒与冷冻中的生命

南极洲气候恶劣,满目冰雪,气温极低。它是世界上暴风雪最频繁的地区,而且天气多变,正是阳光灿烂之时,转眼就会漫天风雪。狂风刮起来,几千克重的大石头也给吹得满地乱滚,木板、铁板小屋也会被风刮起。95%的地表为冰雪覆盖。冰雪平均厚度在2000米以上,最厚处竟达4800多米。在南极洲上面人们记录到了自然界的最低气温——-94.5℃,它最暖和的季节平均气温也在0℃以下,在南极呼出的气马上就冻成冰块,眼泪落下立刻成了冰珠,在冰雪上叮哨溅。

南极大陆中部环境更恶劣,年平均气温为-56℃,即使暖季平均气温也在-20℃~-30℃之间。空气十分干燥,年平均降水量只有55毫米,被称为、“白色沙漠”。最大风速每秒100米以上,比12级台风还厉害,而且,一天之中难有平静之时。

在这种气候奇寒,风疾雪狂,冰川广布,又没有土壤的地方,人们的想像之中,生命是不会存在的。可是,那儿仍不是生命的禁区。不说它附近海域的海豹、海象、鲸和鱼类,以及那站在岸边的可爱的企鹅,就是光秃秃的岩石上,也生长着很多地衣、苔藓、菌类和藻类,而有些藻类就生长在冰雪上面!科学家发现不仅有植物,而且还有动物。除了有软体虫等甲壳动物,甚至有不会飞的蝴蝶;还有南极特有的鸟——盒鼻鸟,它嘴上长着一个角瘤,好像一个盒子盖着鼻孔,故此得名。

按照一般情况,鱼类血清在0.56℃时就会冻结,而生活在南极海洋中的鱼类,在0℃左右的低温中血清却不冻结。美国加利福尼亚州立大学教授费尔在研究极地鱼类时发现,南极海域中鱼类的血液中含有抗冻蛋白,能使鱼的血液凝固点大大下降。因此,鱼儿就在“死亡之水”中畅游了。

鱼在0℃以下的海水中畅游,藻类在冰雪上繁衍,这似乎还能理解,可是有些生物整个冬季被冻成冰棍,天气暖和后又活动开来,就真让人有些吃惊了。

英国北爱尔兰地区有一种无毒蛇,冬天被冻成冰棍,老人拣来作手杖,妇女把它们做成门帘挡风雪,春天来临,冰雪消融,它们苏醒后就溜得无影无踪了。(www.chuimin.cn)

加拿大寒带海域有一种背甲色彩瑰丽的海龟,叫锦龟。夏天,母锦龟在沙滩上挖个浅洞产卵后离去,秋天,幼龟孵出脱壳,留在洞中不动,等待冬天来临。冬天,海滩气温低达-8℃,幼龟进入冬眠状态,身体被冻成僵硬的冰块,没有一丝生气,如同死了一般。春回大地,冰雪解冻,幼龟才开始第一次心跳和呼吸,然后爬向大海,游往远方。

中国东北大森林中的林蛙(哈士蟆),冬天被冻成一枝蛙形冰棍。春天到来,气温升高,林蛙身体解冻,心脏恢复跳动,它弹动四肢,又活泼异常了。

冰冻动物为什么冻不死呢?加拿大动物学家斯托利博土对锦龟和林蛙进行过研究,他发现幼锦龟所以冻不死,是因为它体内含有大量的葡萄糖、甘油、牛磺酸。这些化学物质减少了细胞冻结时的收缩率,并对器官有保护作用。而林蛙冻不死的奥妙,关键在于只是细胞之外的水分结冰,细胞内的水分却很少冻结。

自然冻结的速度是比较缓慢的,近几年科学家进行了人工冷冻实验,这相对于自然冷冻就快得多,但动物也能呆存生命科学家把鱼放在0℃的水中,然后慢慢降温到-20℃,使鱼冻结在大冰块中。两个月后让温度缓慢上升,“死鱼”居然复活了。渤海养虾场,从-20℃的冰库中发现1条几厘米长的海马,把冰海马放到水中,海马竟然游了起来。

美国有些科学家正在研究:人类通过速冻是否也能保持生命?在美国的凤凰城、洛杉矶纽约等地,已有数十人进入“冰墓”,被-196℃液态氮围着,这些“死人”在等待生命复苏。