苍蝇如何在寒冷中生存-战绩榜-暴食纪元最新活动

2025-11-27 12:34:41 - By test - In 战绩榜

苍蝇如何在寒冷中生存

瘿蝇幼虫中的特殊蛋白质会形成通道，将冷冻水从细胞中推出，并让天然防冻剂流入细胞内。

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介绍在世界各地的田野和花园里，一枝黄花的尖端沿着许多细长的树枝闪烁着微小的黄色光芒。这些花有 100 多种，大多数原产于北美。它们开花较晚，是维持晚季传粉者的理想选择。

但它们不仅仅对蜜蜂和蝴蝶有好处。在北美大部分地区，尤其是中部地区，黄花瘿蝇依赖其中一些植物作为冬季家园。春天，成年雌性瘿蝇在新发芽的茎上产卵。当卵孵化时，幼虫会咬入茎中。结果，茎形成一个称为瘿的脂肪结，成为幼虫的庇护所。据信（尽管不确定），胆是由幼虫唾液刺激的激素驱动生长的结果。黄花菜原本对它的客人漠不关心，但却继续向上生长，最终在秋天开花并枯死。整个冬季，幼虫都被封闭在虫瘿内，直到温暖的温度刺激它转变为蛹，然后成为成虫。

看起来，在胡桃形的住所内过冬可以使幼虫免受寒冷，但事实并非如此。一枝黄瘿蝇幼虫具有“耐冻性”，这意味着它们在冬季可以冻结至 -112°F (-80°C) 的温度，然后在春季解冻，完全不受伤害。

图片：山中玉木 / CC BY NC ND - 知识共享署名 + 非商业性 + 无衍生品

一枝黄花通常在夏末开花，花期可以持续到十月。雌性瘿蝇在春天出现时在茎中产卵。

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当卵孵化时，幼虫钻入茎中。尽管还不完全清楚是如何产生的，但据信幼虫咀嚼时产生的唾液会刺激荷尔蒙生长，从而产生脂肪核桃形的胆。

图片：肯特·麦克法兰 / CC BY NC - 知识共享归属 + 非商业性

整个秋天和冬天，瘿都留在茎上（左），幼虫将生活在中心室（右）。瘿蝇幼虫在冬天之前做的最后一件事就是在靠近边缘的地方挖一个隧道，以便在春天很容易作为成虫出现（这里看不到这种幼虫的隧道，但是瘿的横截面揭示了它必须通过的厚度）。

图片：斯科特·金 / CC BY - 仅知识共享归属

春季温暖的气温会刺激幼虫转变为蛹，然后转变为有翅膀的成虫，然后它们会羽化并放弃家园。成年后，它的寿命只有两周，繁殖并重新开始新的周期。

战略如果您曾经将装满水的玻璃瓶放在冰箱中，您就会经历惨痛的教训，水结冰时会膨胀。活细胞本质上是充满水的膜，如果冷冻，大多数细胞会破裂（并死亡）。那么瘿蝇是如何生存的呢？

答案取决于水如何进出细胞。水可以扩散穿过细胞膜，从而在细胞内部和外部之间找到平衡。或者水可以穿过一类称为水通道蛋白的长蛇状蛋白质，它的作用就像门口一样，打开水可以流过的毛孔。

所有水通道蛋白都具有相似的结构，其中 6 个螺旋（此处显示为蓝色棒）桥接由 5 个环（A 到 E）连接的细胞膜。

所有生物体，包括人类，都含有水通道蛋白蛋白质s，但它们只赋予某些昆虫、鱼类、爬行动物和两栖动物物种耐冻性。迈阿密大学的科学家证明，这些蛋白质对于防冻至关重要。当它们抑制蛋白质的功能时，胆蝇组织就无法再在极冷的环境下生存。因此，研究人员得出结论，这些水通道蛋白通道会在细胞膜冻结、膨胀和破裂之前将水从细胞中推出，从而导致细胞破裂和死亡。

在后来的一项研究中，同一研究人员验证了这种推动效应，证明瘿蝇中的水通道蛋白通道使水流过膜的速度比扩散速度快九倍。此外，随着温度降低，幼虫细胞中这些特殊通道的数量也会增加。当科学家比较 40 月和 XNUMX 月的蛋白质丰度时，他们发现较冷的天气使昆虫体内的水通道蛋白增加了近 XNUMX%。也许最重要的是，他们测量了大脑中最高的数量，而大脑是最需要冷冻保护以确保生存的器官。

为了增强昆虫的防冻能力，一组称为水甘油孔蛋白的相关蛋白质打开了甘油进入细胞的通道。甘油与乙二醇（汽车发动机防冻剂的主要成分）类似，都是醇类。与一瓶水不同，一瓶伏特加放在冰箱里就可以了，因为酒精的凝固点往往很低。因此，当水通道蛋白通道泵出水以保护膜免于破裂时，水甘油通道蛋白通道泵入更多“抗冻剂”以减缓速度并减少冻结程度。

潜力许多科幻小说都假设人类有一天会被冷冻在豆荚中，在星际旅行中度过亿万年而不会衰老。尽管这在遥远的将来可能实现，也可能不可能，但有一些方法可以改进我们冷冻人类生物材料的方式，这实际上可以拯救地球上的许多生命。

除血浆外，捐献血液中的大部分成分都无法冷冻。虽然红细胞可以冷冻以供紧急使用，但解冻它们的成本很高，并且需要经过培训的人员和专门设备。

不幸的是，人体器官不能在不破坏其细胞的情况下被冷冻。因此，肾脏只能保存 30 小时，然后就无法存活。

冷冻器官移植也不是一种选择。不幸的是，人体器官不能在不破坏其细胞的情况下被冷冻。因此，一个肾只能保存30小时，然后就失效了。 A 胰腺 or 肝移植仅持续 12 小时，而心脏或肺必须在 XNUMX 小时内移植。

由于无法长期储存器官，导致器官供应量较低，并且很难将器官运送到偏远、人口稀少地区的患者手中。世界卫生组织估计，全世界需要器官移植的患者中只有 10% 真正接受了移植。在美国，每年约有 50,000 人被列入器官移植等待名单，而等待名单中的死亡人数超过 700,000 人。

如果我们能够向瘿蝇和其他耐冻动物学习它们如何生存，就可以帮助人类保护彼此以及其他生物免受比漫长冬季更多的危险。