压力下：梳状水母是如何适应海底生活的

海底并不适宜居住。没有光；气温非常寒冷；上面所有水的压力都会把你压垮。生活在这个深度的动物已经发展出生物物理适应能力，使它们能够在这些恶劣的条件下生存。这些适应是什么？它们是如何发展的

加州大学圣地亚哥分校化学和生物化学助理教授Itay Budin与来自全国各地的研究人员合作，研究了栉水母（“梳状水母”）的细胞膜，发现它们具有独特的脂质结构，可以在高压下生活。他们的研究成果发表在《科学》杂志上

适应环境

首先要做的是：虽然梳状水母看起来像水母，但它们的亲缘关系并不密切。梳状水母包括栉孔门（发音为tee-no-for-a）。它们是捕食者，可以长得像排球一样大，生活在世界各地的海洋中，生活在从地表到深海的不同深度

细胞膜具有薄的脂质和蛋白质片，这些脂质和蛋白质需要保持某些特性才能使细胞正常工作。几十年来，人们已经知道一些生物已经调整了它们的脂质以在极端寒冷中保持流动性，这被称为同源粘性适应，但目前还不知道生活在深海中的生物是如何适应极端压力的，也不知道对压力的适应是否与对寒冷的适应相同

布丁一直在研究大肠杆菌的同源粘性适应，但当蒙特利湾水族馆研究所（MBARI）的高级科学家史蒂文·哈多克（Steven Haddock）问到栉水母是否有同样的同源粘性适应性来补偿极端压力时，布丁很感兴趣

复杂生物体具有不同类型的脂质。人类有成千上万种：心脏和肺的形状不同，肺和皮肤的形状也不同，等等；有些是圆柱形的，有些是圆锥形的

为了回答栉水母是否通过相同的机制适应寒冷和压力，研究小组需要控制温度变量。该研究的主要作者Jacob Winnikoff曾在MBARI和加州大学圣地亚哥分校工作，他分析了从北半球各地收集的栉水母，包括生活在加利福尼亚海底（寒冷、高压）和北冰洋表面（寒冷、非高压）的栉鱼

“事实证明，栉水母已经形成了独特的脂质结构来补偿与补偿严寒的脂质结构不同的高压，”布丁说，“如此之大的压力实际上是将它们的细胞膜固定在一起的原因。”。在深海中，锥形脂质已经进化成夸张的锥形。海洋的压力抵消了这种夸张，因此脂质的形状是正常的，但只有在这些极端压力下。当深海的栉水母被带到水面时，夸张的圆锥形又回来了，膜裂开了，动物也解体了

具有夸张锥形的分子是一种称为浆蛋白的磷脂。疟原虫在人类大脑中含量丰富，其丰度的下降往往伴随着大脑功能的下降，甚至是阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病。这使科学家和医学研究人员非常感兴趣

“我们选择研究栉水母的原因之一是它们的脂质代谢与人类相似，”布丁说。“虽然我对发现浆蛋白并不感到惊讶，但我震惊地发现，它们占深海栉水母脂质计数的四分之三。”

为了进一步测试这一发现，研究小组回到大肠杆菌，在高压室中进行了两项实验：一项是用未经改变的细菌进行的实验，另一项是使用经过生物工程合成浆蛋白的细菌。当不变的大肠杆菌死亡时，含有浆蛋白的大肠杆菌菌株却茁壮成长

这些实验历时数年，由多个机构和学科的合作者进行。在加州大学圣地亚哥分校，除了布丁的团队进行了生物物理和微生物学实验外，杰出的化学和生物化学教授爱德华·丹尼斯的实验室还通过质谱法进行了脂质分析。MBARI的海洋生物学家收集了栉水母进行研究，而特拉华大学的物理学家则进行了计算机模拟，以验证不同压力下的膜行为

布丁对研究细胞如何调节脂质产生感兴趣，他希望这一发现能进一步研究血浆蛋白在大脑健康和疾病中的作用

“我认为研究表明浆蛋白具有非常独特的生物物理特性，”他说。“所以现在的问题是，这些特性对我们自己细胞的功能有多重要？我认为这是一个重要的信息。”