南极洲周围的海水是世界上最寒冷的，温度从零下2摄氏度降到相对温暖的10摄氏度（28到50华氏度）。这听起来可能不是生命的理想栖息地，然而，在南大洋中生活的动物却繁衍得很好。南极冰鱿鱼（Pareledone）或许能帮助我们解开这个谜题，研究人员发现了一种关键的分子变化，使得这些生物能够在最冷的环境中生存下来。
酶是细胞功能的关键生物催化剂，它们对温度敏感，常在极低温中减慢其活性。如果想要弄清楚南极冰鱿鱼如何在冰冷的水域中生存，那就最好从酶开始研究。冷温环境可以将酶活性降低30倍，但是冰鱿鱼却依然健康存活。
一个跨机构的研究团队将目光聚焦在神经系统中最重要的酶之一——钠钾离子泵上。这种蛋白质位于细胞膜内，通过将钠离子泵出细胞并带入钾离子，使神经元在活动后恢复“休息”状态，是一个至关重要的过程。
此前，团队的研究表明，在寒冷环境中，南极冰鱿鱼的钠钾离子泵比温带水域中的冰鱿鱼泵速度下降得要慢得多，这说明两者之间可能存在分子差异，也就是钠钾离子泵中的突变，使得南极物种能够在寒冷的水域中生存。
研究人员在探究蛋白质的差异时，关键之处就在氨基酸结构这个地方，它们是蛋白质的组成部分。团队研究了南极冰鱿鱼和温带生物双斑章鱼的钠钾泵中的氨基酸结构。
虽然两种动物的泵基本相同，但其中确实存在一些差异。为了找出哪些氨基酸的改变对于适应寒冷环境起到作用，研究人员进行了一些分子操作。他们将南极冰鱿鱼中独特的氨基酸转移到温带冰鱿鱼的泵上，测试其耐寒能力，然后再去除这些改变，再次进行测试。
通过这个过程，团队发现了12个突变，使得冰鱿鱼能够耐寒，尽管其中一个变化比其他变化贡献更大——Pareledone钠钾泵中的第314个氨基酸，即亮氨酸。
研究人员认为，这种变化影响了泵的一部分与细胞膜的接触方式，他们认为这可能会减少阻力，从而使泵的工作更加迅速。研究作者米格尔·霍姆格伦在一份声明中表示：“我们觉得这是有道理的，蛋白质和细胞膜之间的界面可能是这种适应性的一个位置。一旦我们研究了更多的膜蛋白质，我想我们会看到更多这样的例子。”
该研究已发表在《美国国家科学院院刊》上。
