北京治白癜风去哪家医院 https://disease.39.net/yldt/bjzkbdfyy/「本文来源：中国工程院院刊」
一、前言
极地的生存环境极端恶劣，气候酷寒干燥，食物资源稀缺，每年长达数月的极昼极夜使得生物节律难以保持，新陈代谢被打乱。极地动物是如何在这种环境下生存？哪些基因帮助它们调节、适应极端寒冷和高盐等环境，海中鱼类如何抗冻？极地陆上动物如何保暖？这些都是极为有趣的科学问题。然而，长久以来极地以其寒冷的生存环境严重制约了生命科学领域的研究，近年来随着极地勘测和样品获取技术的飞速发展，极地动物生命科学领域的研究也取得了长足进步。揭秘极地动物，特别是渔业动物的基因组结构，发掘功能基因，探究极地动物适应寒冷环境的分子机制，不仅具有重要的科学意义，而且还有重大的应用价值和潜力。
二、极地动物基因资源研究与应用现状
（一）极地动物基因组研究现状
1.极地动物基因组研究处于起步阶段
据不完全统计，截至年9月，已进行基因组测序的动物种类有余种，发表论文篇（见图1（a）），而现今只有13种极地动物的基因组发表在12篇文章上，比例不足3%（见表1）。当然，这与极地动物样品获取困难、基因组研究起步较晚有关。
表1已完成基因组测序的极地动物
如图1所示，我们可以看到动物基因组研究始于年。以年为节点，文章发表数量呈现明显增加趋势，而在年大西洋鳕鱼才是第一个完成基因组测序的极地动物[1]（见图1（b））。此外，极地动物资源并不像想象中的那么匮乏，尽管极地动物中哺乳动物的种类有限，但鱼类的种类可达数百种。因此，相对极地动物的多样性而言，基因组的相关研究存在明显的滞后。
图1动物基因组发表文章数量（a）和极地动物基因组发表文章数量（b）
2.国外研究机构在极地基因组研究工作中占据主导地位
除了企鹅以及近期南极美露鳕的基因组文章由我国科学家领衔完成，其他10篇极地动物基因组文章的第一单位均来自国外：北极红点鲑、白鲸（加拿大2种）、南极蠓、北极熊（美国2种）、大西洋鳕鱼、大西洋鲑鱼（挪威2种）、革首南极鱼、扁嘴副带腭鱼、南极桡足类、小须鲸（韩国4种），见表1。其中大多数是位于北美或北欧的研究机构，这与他们的地理优势以及长期以来对极地的重视密切相关。然而值得注意的是，韩国已经对革首南极鱼、扁嘴副带腭鱼、南极桡足类、小须鲸4个物种进行了基因组测序，成为完成极地动物基因组测序最多的国家（极地动物基因组工作的国别归属均以第一完成单位所在国家为准）。
（二）极地动物转录组的研究进展和现状
极地动物具有独特的生物学现象和性状，如抗冻鱼的抗冻性状及其缺少血红细胞、北极露脊鲸的长寿和不患癌症等。转录组是研究基因表达的重要工具，开展转录组分析，挖掘功能基因，为产业化利用提供基因资源，具有重要意义和应用潜力。据不完全统计，人们已对31种极地动物进行了转录组测序，其中北极物种有8个、南极物种有23个。自年起，相关文章陆续发表；年文章发表数量明显增多，年达到小高峰。此类研究大多在北美和欧洲机构中展开，英美发表文章占45%，年以来，韩国的研究成果增长显著（见图2）。
图2—年极地动物转录组发表文章数量（a）和发表的国家统计（b）
1.生物对环境适应性的转录组研究
极地以其极端环境引起人们对生物在极端环境下生存机理的研究兴趣。研究主要集中在低温适应、干燥胁迫、海水酸化、海洋变暖等方面。从植物（如南极嗜寒衣藻[13]）、无脊椎动物（如南极线虫[14]、南极水蚤[15]）到鱼类（如博氏南冰鰧[16]、南极美露鳕[17]、独角雪冰鱼[18]、裸身雅南极鱼[19]），学者们对转录组进行了测序、组装，对信号通路进行分析，研究这些物种对冷环境适应的分子机理。
Cocca等[20]通过cDNA文库等手段，发现南极冰鱼发生了血红蛋白基因的丢失，导致血液呈现纯白色；随后研究发现在其中的6个物种中肌红蛋白基因也跟着丢失，使得心脏等器官也呈现白色；血红蛋白基因丢失使得冰鱼对氧气的运输能力只有10%，可通过皮肤呼吸和心脏变大弥补这种缺失[21]。Xu等[22]通过转录组分析进一步揭示冰鱼通过血红蛋白基因丢失适应低温的分子机制。
Shin等[23]通过对革首南极鱼、头带冰鱼、南极多线鱼这3种南极鱼与生活在温带气候的鱼类的转录组比较后发现，南极鱼类的泛素结合蛋白表达量较高，而这类蛋白对寒冷环境下鱼体内蛋白保持活性状态起重要作用。
Bilyk等[16]发现泛素蛋白连接酶活性和蛋白泛素化等途径相关的基因对博氏南冰鰧在寒冷环境中的生存起到了重要作用。Coppe等[24]发现独角雪冰鱼在线粒体生物合成和有氧呼吸过程中，鱼体一直保持着基因复制和较高的线粒体密度，这或许是独角雪冰鱼在寒冷环境并缺乏氧运输蛋白的情况下，调节自身产能方式和效率，以适应外界环境的一种方式。
全球气候变化使人们对两极动植物的生存问题产生更多
