動(dòng)物溫度域的初步探究

何福蘭 周林紅

[摘 要] 在漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化中，生物適應(yīng)性與環(huán)境達(dá)到高度一致。在各種影響生物生存的環(huán)境因素中，溫度是非常重要的一個(gè)，它影響著生物的開(kāi)花結(jié)果，遷徙洄游，物種分布等。而溫度也并非永恒不變。四季更迭，冷熱變換，生物對(duì)溫度的適應(yīng)是怎樣變化的呢？

不同的生物對(duì)不同季節(jié)的溫度都有一個(gè)特定的適應(yīng)范圍，我們把這個(gè)對(duì)溫度的適應(yīng)范圍叫做溫度適應(yīng)域，或者溫度域。四季更迭，溫度變遷，溫度域也隨之變換。

[關(guān)鍵詞] 溫度域 適應(yīng)域 驟熱 熱激蛋白 進(jìn)化

Animal temperature domain of preliminary explored

Abstract objective： In the long evolution， biological adaptability to achieve highly consistent with the environment. Among various kinds of factors influencing the biological survival environment， the temperature is a very important factor.It affects the creature's blossom， migration ， species distribution and so on. Temperature is not constant， the four seasons， hot and cold transformation. How does the biological adapt to temperature changes？

Different biological temperature of different seasons has a specific adaptation range， we call this adaptation to temperature range temperature to adapt to the domain， or the temperature field. With the change of seasons， the temperature ， temperature field transforms.

Keywords：The temperature field， to adapt to the domain， heat， heat shock protein， evolution

[中圖分類(lèi)號(hào)] S852.21 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1003-1650 （2014）08-0162-01

引言

冬天在陽(yáng)臺(tái)養(yǎng)泥鰍，拿進(jìn)來(lái)放到25攝氏度左右的魚(yú)缸里，翻騰三、五下就死了，夏天把泥鰍放在5攝氏度左右的水里也會(huì)死，這種現(xiàn)象很常見(jiàn)，但怎樣解釋呢？冬天突然出現(xiàn)一個(gè)15攝氏度左右的晴天，我們會(huì)酷熱難耐，夏天雨后20攝氏度左右我們卻覺(jué)得很冷，這是為什么呢？

在漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化中，生物適應(yīng)性與環(huán)境達(dá)到高度一致。在各種影響生物生存的環(huán)境因素中，溫度是非常重要的一個(gè)，它影響著生物的開(kāi)花結(jié)果，遷徙洄游，物種分布等。而溫度也并非永恒不變，四季更迭，冷熱變換，生物對(duì)溫度的適應(yīng)是怎樣變化的呢？

不同的生物對(duì)不同季節(jié)的溫度都有一個(gè)特定的適應(yīng)范圍，我們把這個(gè)對(duì)溫度的適應(yīng)范圍叫做溫度適應(yīng)域，或者溫度域。四季更迭，溫度變遷，溫度域也隨之變換。

本文以泥鰍的驟熱和驟冷實(shí)驗(yàn)解釋溫度域及變化情況。

一、不同溫度下實(shí)驗(yàn)材料的培養(yǎng)

利用逐步變溫培養(yǎng)法，培養(yǎng)出適應(yīng)不同溫度的泥鰍各20條。

如表格所示，先選擇種類(lèi)，大小，生理狀況相近的泥鰍240條分12組進(jìn)行恒溫適應(yīng)培養(yǎng)。根據(jù)當(dāng)?shù)販囟?，每天增加或減小3攝氏度溫箱培養(yǎng)（不要驟熱或驟冷，溫差過(guò)大會(huì)死亡）。每組除了溫度外，其他培養(yǎng)條件要一樣，并且要適宜。幾天后可以得到所需材料。

二、驟熱實(shí)驗(yàn)

從每組培養(yǎng)箱中取10條迅速放到30℃的水中，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入表格如圖：

從結(jié)果可知：已經(jīng)適應(yīng)低溫環(huán)境的泥鰍，迅速放到30℃的環(huán)境中難以適應(yīng)“高溫”，快速死亡。溫差越大，死亡率越高。30℃的溫度相對(duì)于已經(jīng)適應(yīng)低溫環(huán)境的泥鰍來(lái)說(shuō)已經(jīng)超越了它們的生存溫度范圍，說(shuō)明它們已經(jīng)形成低溫的適應(yīng)范圍。

三、驟冷實(shí)驗(yàn)

從每組培養(yǎng)箱中取10條迅速放到5℃的水中，把實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入表格如圖：

從結(jié)果可知：已經(jīng)適應(yīng)高溫環(huán)境的泥鰍，迅速放到5℃的環(huán)境中難以適應(yīng)“低溫”，快速死亡。溫差越大，死亡率越高。5℃的溫度相對(duì)于已經(jīng)適應(yīng)高溫環(huán)境的泥鰍來(lái)說(shuō)已經(jīng)超越了它們的生存溫度范圍，說(shuō)明它們已經(jīng)形成高溫的適應(yīng)范圍。

四、溫度域的變遷

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，生物在不同溫度下會(huì)形成不同的溫度適應(yīng)范圍，這個(gè)范圍叫做溫度域。隨著溫度的改變，溫度域也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移。如圖為泥鰍冬季和夏季的溫度域。

不僅泥鰍具有溫度域，其他生物也有。了解溫度域的知識(shí)，有助于生物的培養(yǎng)。在生物培養(yǎng)中，要緩慢地改變溫度，使生物逐步適應(yīng)新的溫度環(huán)境，建立新的溫度域。防止溫度驟變，超出溫度域，出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

五、溫度域的基因解釋

1962年Ritosa首次發(fā)現(xiàn)熱激誘導(dǎo)果蠅幼蟲(chóng)唾腺染色體形成新的膨突，暗示可能某種蛋白的合成量增加，人們稱(chēng)這種反應(yīng)為熱激反應(yīng)（heat shock response，HSR）[1]。Alfred Tissiores 等科研人員于1974年進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)高溫能使果蠅的蛋白質(zhì)合成發(fā)生變化，正常的蛋白質(zhì)合成受到抑制，而同時(shí)啟動(dòng)了一套新的蛋白質(zhì)的合成，這些受熱誘導(dǎo)合成的一系列蛋白即為熱休克蛋白[2]。隨著科技的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白也能被化學(xué)物質(zhì)或者其他環(huán)境刺激所誘導(dǎo)，但習(xí)慣上統(tǒng)稱(chēng)這類(lèi)蛋白為熱休克蛋白。而且熱休克蛋白具有明顯的交叉保護(hù)（cross-protection）作用，在一種脅迫應(yīng)激下，同時(shí)會(huì)增強(qiáng)對(duì)其它脅迫的承受能力[3]。

熱休克蛋白廣泛存在于生物界中，其中包括真菌、藻類(lèi)、植物、昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物，而且熱休克蛋白幾乎在所有活細(xì)胞內(nèi)都起著重要的作用，充分證明熱激反應(yīng)是一個(gè)普遍的生物學(xué)現(xiàn)象。

對(duì)于不同的生物種類(lèi)，誘導(dǎo)熱休克蛋白合成的溫度是不同的，而且熱激后的恢復(fù)時(shí)間也會(huì)因生物種類(lèi)而異。

總結(jié)

生物在不同溫度下會(huì)形成不同的溫度適應(yīng)范圍，這個(gè)范圍叫做溫度域。隨著溫度的改變，溫度域也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移。

熱休克蛋白廣泛存在于生物界中，對(duì)于不同的生物種類(lèi)，誘導(dǎo)熱休克蛋白合成的溫度是不同的，而且熱激后的恢復(fù)時(shí)間也會(huì)因生物種類(lèi)而異。

參考文獻(xiàn)

[1]潘瑞熾等.《植物生理學(xué)》.高等教育出版社，第五版

[2]劉良氏等.《植物分子遺傳學(xué)》.科學(xué)出版社，1997年版

[3]王蔭長(zhǎng)等.《昆蟲(chóng)的生物化學(xué)》.農(nóng)業(yè)出版社，2004年版

[4]朱玉賢等.《現(xiàn)代分子生物學(xué)》.高等教育出版社，第三版

[5]Ritossa F. A new puffing pattern induced by temperature shock and DNP in Drosophila【J】. Experientia， 1962， 18： 571-573.

[6]Tisssere A， Mitchell H K， Tracy U M. Protein synthesis in salivary glands of drosophila melanogaster ： Relation to chromosome puffs【J】. J M0l Biol， 1974， 84： 389-398.

[7]Lurie S， Klein J D， Fallik E. biochemical and cellular mechanisms of stress tolerance of plants【G】. Berlin： NATO ASI Series，Springer Vedag， 1994. 201-212.

[8]Schofif， Key J L . An analysis of mRNAs for a group of heat shock proteins of soybean using cloned cDNAs[J】， J Mol ApplGenet， 1982， l： 301.

[9]Baler R， Zou J， Voellmy R. Evidence for a role of HSPT0 in the regulation of the heat shock response in mammalian cells【J】. Cell Stress Chap， 1996， 1： 33-39.