甘油过去被用作汽车的防冻剂，它是由一系列生物体产生的，从酵母到脊椎动物，其中一些使用它作为渗透保护剂——一种防止在盐分高的环境中危险水分流失的分子——而另一些使用它作为防冻剂。在这里，来自内华达大学和俄亥俄州迈阿密大学的科学家们表明，来自南极洲的两种单细胞绿藻衣藻，杏耀资金分别称为UWO241和ICE-MDV，可以产生高水平的甘油，以保护它们免受渗透水的损失，也可能防止冻伤。目前，已知只有另一种生物，一种北极鱼，同时使用甘油。这两个物种都是用最近发现的一个古老基因家族的多个拷贝编码的酶合成甘油的。这些结果今天发表在开放获取的期刊《植物科学前沿》上，说明了适应性的重要性，使生命不仅能够生存，而且能够在极端的栖息地茁壮成长。

 

研究人员在南极洲维多利亚地麦克默多干谷的邦尼湖的13到17米深处采集了这两种衣藻。邦尼湖是一个永久被冰覆盖的湖， 杏耀客服怎么联系，盐度梯度很大。在此之前，他们展示了这两个物种对其极端栖息地的显著适应，有适应寒冷、咸盐和光差环境的光合作用装置，新的蛋白质，在低温下工作的更多的液体细胞膜，以及防止冻融损伤的冰结合蛋白。

 

“我们的总体目标是了解微生物如何在极端环境中生存。邦尼湖的衣藻类非常适合这类研究，因为它们暴露在许多极端环境中，包括低光照、低温、氧化应激和高盐度。美国拉斯维加斯内华达大学生命科学学院的兼职研究教授、通讯作者James Raymond博士说:“目前的结果首次表明微生物产生的甘油在极地地区也很重要，这在温暖、咸的环境中是众所周知的。”

 

在这里，作者发现UWO241和ICE-MDV分别携带了3个和5个基因家族的拷贝，该基因家族最近被证明可以在温带气候的远亲藻类中合成甘油。然后，他们在实验室中发现，随着盐浓度从400 - 1300毫米NaCl(大约是海水盐度的0.8 - 2.5倍)的增加，UWO241的细胞内甘油浓度稳步提高了4倍以上。他们还表明，其中一个基因拷贝的DNA-to-RNA转录也出现了平行增长，这强烈表明，这个基因家族对于从邦尼湖合成衣藻中的甘油是同样必要和充分的。

 

基于蛋白质序列相似性的系统发育“族谱”显示，这个基因家族是古老的，可能可以追溯到10亿年前的真核生物起源，而每个物种内部的多次复制是最近基因重复的结果，随后是它们随时间的差异。这些蛋白质包含三个区域:一个标签引导它进入叶绿体(光合作用的部位)，一个区域将分子二羟基丙酮磷酸转化为甘油-3-磷酸，另一个区域将中间产物转化为甘油。

 

“看来，这种酶可能源自两个祖先基因的融合，一个编码一个磷酸磷脂磷酸酶，另一个编码一个NAD+依赖的甘油-3-磷酸脱氢酶。这似乎首先发生在绿藻的远古祖先身上。”雷蒙德说。

 

Raymond等人强调，甘油是来自邦尼湖的衣藻的主要渗透保护剂，杏耀平台但可能不是唯一的:细胞内糖和氨基酸的增加也有助于维持渗透平衡。衣藻也可能通过其他途径产生甘油，例如通过降解甘油三酯。

 

雷蒙德说:“最近发现的微生物在极端环境中生存的能力，已经对目前对太阳系其他天体上存在生命可能性的看法产生了重大影响。在太阳系中，寒冷、咸的水体甚至海洋似乎非常丰富。”