對抗臭氧空洞新策略 斑馬魚卵穿紫外線"防護服"

封之介

2010年05月20日 08:31   來源：科學時報   黃辛 周煒

　　夏天來了，為了抵禦紫外線，防曬霜是每位女孩的必備之物。那麼，動物們該怎麼辦？教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授、浙江大學化學系教授唐睿康課題組的一項最新研究，對幫助地球上的生物對抗臭氧空洞提供了一種新策略。
　　近日，記者來到浙江大學紫金港校區的化學實驗室，觀看了唐睿康課題組進行的一項模擬臭氧層空洞下的斑馬魚發育實驗。在對照實驗中，暴露在紫外輻射下的斑馬魚卵全部停止發育並死亡；而“穿上”課題組研發的“防護服”的斑馬魚卵則茁壯成長，順利完成全部發育過程。
　　近日，該研究的相關論文《殼工程保護斑馬魚受精卵發育：一種臭氧稀薄環境下的生物防護策略》發表在《公共科學圖書館·綜合》（PLoS ONE）雜誌上。
　　眾所週知，地球大氣層中日益稀薄的臭氧層使地球表面的紫外線輻射強度明顯增強，這對自然生態特別是生物繁衍構成了嚴重威脅。對於體外發育的動物如魚類，如果它們的受精卵受到紫外線過度輻射，特別容易造成DNA損傷並停止發育。科學家發現南極洲上空的臭氧空洞已經造成該區域魚類數量的急劇減少。
　　自然界給科學家帶來了豐富啟示。海洋中有一種古老的藻類，它的細胞外壁有一層礦物質，就像一把把撐開的小傘，有效阻擋了紫外線。
　　“能不能幫細胞做一件抗紫外線的人工外套呢？”唐睿康課題組一直從事生物礦化方面的研究。2008年，他們研發了給酵母菌“穿衣服”的方法，穿上人工衣服後，酵母菌的壽命得到了延長。
　　唐睿康介紹，斑馬魚是科學實驗中常用的動物模型之一。經過一年多的研究，課題組為斑馬魚卵找到了一種基於稀土磷酸鹽的生物相容“外衣”。這種材料也是一種重要的節能燈粉，它吸收紫外線並轉化為綠色熒光。把經過礦化功能強化處理後的斑馬魚卵放到含有稀土元素的溶液中，20分鐘左右，魚卵表面就自發形成一層毛茸茸的“外衣”。
　　“這件‘防護服’不但‘合身’，而且對細胞的毒性相對較低。”唐睿康介紹，“在達到抗紫外輻射目的的同時，降低或者消除人工材料對細胞的負面影響，是這個實驗的關鍵。”
　　研究人員發現，通過材料功能化後，斑馬魚卵抵抗紫外線的能力得到大幅增強。在模擬臭氧層空洞環境下“穿防護服”的斑馬魚卵在紫外線環境下發出淡淡的綠光，在外殼的保護下，受精卵可以正常發育，而形成的幼魚能夠像小雞一樣破殼而出，幼魚的形態也沒有發生畸變。
　　“這個實驗表明，基於功能材料和細胞的複合可以簡單有效地實現生命單元的功能化，這也為生物體系抵禦外界環境所引起的負面影響提供了新的策略。”唐睿康說。
（責任編輯：單曉冰）