冷凍果蠅復活 冷凍果蠅復活

冷凍果蠅復活

冷凍果蠅復活

一隻果蠅幼蟲在2011年孵化,在化蛹過程中被冷凍,體內一半的水分在嚴寒中凝固。經過數代休眠後,這隻小小的黑腹果蠅甦醒過來,得以成長。有一天,它開始思考自己是否還能交配──但它是否應該在這個反烏托邦的未來中繁衍後代呢?

結果證明,這隻果蠅最終還是成功交配了,而且它的後代都是非常健康的幼蟲。可惜的是,這隻果蠅在實驗室裡死了,讓科學家才能弄清楚它究竟是如何在冷凍保存條件下存活下來的。

捷克共和國的弗拉基米爾·科甚塔爾和他的同事們進行了這項實驗,他們表示,只要在冷凍前餵食含有來自北極同類氨基酸的特殊食物,果蠅就能在華氏23度的低溫下存活。

人們認為動物的耐寒能力是一個極其複雜的過程——只有極少數昆蟲能夠做到這一點,而冰晶在大多數脊椎動物體內的積累要么非常有害,要么致命。科甚塔爾和他的同事們想要探究,幫助果蠅(現代生物學中最重要的模式生物之一)在冰凍溫度下存活究竟有多複雜。結果發現,只要在進入極寒環境之前餵食它們一種混合了冷凍保護劑的溶液,這個過程其實相當容易。

一種名為Chymomyza costata的北極果蠅近親能夠在液態氮(零下320華氏度)中存活。先前,Koštál等人發現,它們之所以能夠做到這一點,是因為體內累積了一種名為L-脯氨酸的氨基酸。在這項新研究中,捷克研究人員餵食果蠅幼蟲含有L-脯氨酸和甘油(另一種冷凍保護劑)的食物,然後將它們冷卻。經處理的幼蟲在體液一半凍結後仍能存活,這種情況發生在攝氏零下5度(23華氏度)。這些果蠅在冷凍75分鐘後,被緩慢復溫。

研究人員表示:“這些幼蟲在融化後能夠繼續發育,變態成成蟲,並產生可存活的後代。”

其他研究人員一直在嘗試培育可冷凍的果蠅,以便更了解影響果蠅耐寒性的基因。弄清楚生物體如何在寒冷環境中生存,或許能幫助研究人員理解人類如何做到這一點——並非一定要將我們冷凍保存(儘管這很棒),而是為了幫助器官在冰上保存更長時間,以便進行移植。這項研究可能在這方面產生影響,但它也可能只是為研究果蠅的生物學家提供一個便捷的解決方案——它們獨特的遺傳譜係可以在低溫下保存,而無需建立龐大且昂貴的活體果蠅基因庫。

該論文發表於《美國國家科學院院刊》