动物温度域的初步探究

何福兰 周林红

[摘 要] 在漫长的生物进化中，生物适应性与环境达到高度一致。在各种影响生物生存的环境因素中，温度是非常重要的一个，它影响着生物的开花结果，迁徙洄游，物种分布等。而温度也并非永恒不变。四季更迭，冷热变换，生物对温度的适应是怎样变化的呢？

不同的生物对不同季节的温度都有一个特定的适应范围，我们把这个对温度的适应范围叫做温度适应域，或者温度域。四季更迭，温度变迁，温度域也随之变换。

[关键词] 温度域 适应域 骤热 热激蛋白 进化

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

[中图分类号] S852.21 [文献标识码] B [文章编号] 1003-1650 （2014）08-0162-01

引言

冬天在阳台养泥鳅，拿进来放到25摄氏度左右的鱼缸里，翻腾三、五下就死了，夏天把泥鳅放在5摄氏度左右的水里也会死，这种现象很常见，但怎样解释呢？冬天突然出现一个15摄氏度左右的晴天，我们会酷热难耐，夏天雨后20摄氏度左右我们却觉得很冷，这是为什么呢？

在漫长的生物进化中，生物适应性与环境达到高度一致。在各种影响生物生存的环境因素中，温度是非常重要的一个，它影响着生物的开花结果，迁徙洄游，物种分布等。而温度也并非永恒不变，四季更迭，冷热变换，生物对温度的适应是怎样变化的呢？

不同的生物对不同季节的温度都有一个特定的适应范围，我们把这个对温度的适应范围叫做温度适应域，或者温度域。四季更迭，温度变迁，温度域也随之变换。

本文以泥鳅的骤热和骤冷实验解释温度域及变化情况。

一、不同温度下实验材料的培养

利用逐步變温培养法，培养出适应不同温度的泥鳅各20条。

如表格所示，先选择种类，大小，生理状况相近的泥鳅240条分12组进行恒温适应培养。根据当地温度，每天增加或减小3摄氏度温箱培养（不要骤热或骤冷，温差过大会死亡）。每组除了温度外，其他培养条件要一样，并且要适宜。几天后可以得到所需材料。

二、骤热实验

从每组培养箱中取10条迅速放到30℃的水中，把实验结果记入表格如图：

从结果可知：已经适应低温环境的泥鳅，迅速放到30℃的环境中难以适应“高温”，快速死亡。温差越大，死亡率越高。30℃的温度相对于已经适应低温环境的泥鳅来说已经超越了它们的生存温度范围，说明它们已经形成低温的适应范围。

三、骤冷实验

从每组培养箱中取10条迅速放到5℃的水中，把实验结果记入表格如图：

从结果可知：已经适应高温环境的泥鳅，迅速放到5℃的环境中难以适应“低温”，快速死亡。温差越大，死亡率越高。5℃的温度相对于已经适应高温环境的泥鳅来说已经超越了它们的生存温度范围，说明它们已经形成高温的适应范围。

四、温度域的变迁

通过上述实验说明，生物在不同温度下会形成不同的温度适应范围，这个范围叫做温度域。随着温度的改变，温度域也会发生转移。如图为泥鳅冬季和夏季的温度域。

不仅泥鳅具有温度域，其他生物也有。了解温度域的知识，有助于生物的培养。在生物培养中，要缓慢地改变温度，使生物逐步适应新的温度环境，建立新的温度域。防止温度骤变，超出温度域，出现死亡现象。

五、温度域的基因解释

1962年Ritosa首次发现热激诱导果蝇幼虫唾腺染色体形成新的膨突，暗示可能某种蛋白的合成量增加，人们称这种反应为热激反应（heat shock response，HSR）[1]。Alfred Tissiores 等科研人员于1974年进一步发现高温能使果蝇的蛋白质合成发生变化，正常的蛋白质合成受到抑制，而同时启动了一套新的蛋白质的合成，这些受热诱导合成的一系列蛋白即为热休克蛋白[2]。随着科技的发展，人们发现热休克蛋白也能被化学物质或者其他环境刺激所诱导，但习惯上统称这类蛋白为热休克蛋白。而且热休克蛋白具有明显的交叉保护（cross-protection）作用，在一种胁迫应激下，同时会增强对其它胁迫的承受能力[3]。

热休克蛋白广泛存在于生物界中，其中包括真菌、藻类、植物、昆虫和哺乳动物，而且热休克蛋白几乎在所有活细胞内都起着重要的作用，充分证明热激反应是一个普遍的生物学现象。

对于不同的生物种类，诱导热休克蛋白合成的温度是不同的，而且热激后的恢复时间也会因生物种类而异。

总结

生物在不同温度下会形成不同的温度适应范围，这个范围叫做温度域。随着温度的改变，温度域也会发生转移。

热休克蛋白广泛存在于生物界中，对于不同的生物种类，诱导热休克蛋白合成的温度是不同的，而且热激后的恢复时间也会因生物种类而异。

参考文献

[1]潘瑞熾等.《植物生理学》.高等教育出版社，第五版

[2]刘良氏等.《植物分子遗传学》.科学出版社，1997年版

[3]王荫长等.《昆虫的生物化学》.农业出版社，2004年版

[4]朱玉贤等.《现代分子生物学》.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.