如果你認為抗凍只是讓你的汽車在冬天里不會凍結(jié)所必需做的事情,那么就再想想.生活在寒冷氣候下的植物和動物擁有天然的抗凍蛋白（antifreeze protein, AFP）來阻止冰晶（ice crystal）生長和有機流體物質(zhì)結(jié)晶.沒有這種抗凍蛋白,生命體會遭受凍害甚至死亡.
產(chǎn)生這些抗凍蛋白是包括魚、昆蟲、細菌、植物和真菌在內(nèi)的多種有機體采取的主要進化手段之一.來自以色列、加拿大和美國的研究人員認為,理解這種機制如何工作就其本身而言比較重要,而且也對改善世界食物和藥品生產(chǎn)帶來重要影響.
盡管已開展半個世界的研究,但是產(chǎn)生天然抗凍蛋白活性的機制仍然是個迷.學(xué)術(shù)界爭論的焦點之一就是關(guān)于抗凍蛋白與冰晶相互作用所涉及的化學(xué)和物理特征.特別的是,關(guān)于抗凍蛋白結(jié)合到冰晶上是否是可逆的和這些蛋白在溶液中持續(xù)存在是否是阻止冰晶生長所必需的爭論一直在進行著.
解答這些問題的挑戰(zhàn)來源自與冰晶生長相關(guān)聯(lián)的多種技術(shù)問題以及在模擬自然界中抗凍蛋白周圍環(huán)境的條件下對微小冰晶的追蹤.
在這項研究中,研究人員通過生物化學(xué)手段構(gòu)建出攜帶熒光標記的這種抗凍蛋白版本,從而允許在顯微鏡下直接觀察.他們將這種蛋白注射到專門設(shè)計的含有極小直徑通道的微流體設(shè)備中.
這些微流體設(shè)備被放置于經(jīng)設(shè)計在千分之幾攝氏度水平上進行溫度控制的冷卻裝置中,這樣20到50微米的冰晶就能夠進行可控制地生長和融化,而且所有這些都可在顯微鏡下進行觀察.
利用這種專門設(shè)計的系統(tǒng),研究人員能夠證實在抗凍溶液中生長和孵育的冰晶一直被抗凍蛋白包被著,因而也就一直被保護著.他們進一步證實抗凍蛋白直接和足夠強地結(jié)合到冰晶上從而阻止冰晶生長,甚至在溶液中這種蛋白不再有任何進一步的存在時,也是如此.
這些研究發(fā)現(xiàn)不僅具有科學(xué)上的意義,而且也具有實際價值.比如,魚抗凍蛋白已被用于低脂肪冰淇淋中來阻止冰晶再結(jié)晶（ice recrystallization）,因而能夠保持一個柔軟的奶油般滑的質(zhì)地.研究人員說,這些蛋白也能夠用于其他的冰凍食品中以便保持所需的質(zhì)地同時不需添加更多的脂肪.
在醫(yī)學(xué)上,抗凍蛋白能夠被用來改善在冰凍狀態(tài)下儲存的精子、卵子和胚胎的質(zhì)量,以及用于低溫儲存用于移植的器官.它們也能夠用于冷凍外科和農(nóng)業(yè)上.
其他的抗凍蛋白研究著重關(guān)注在寒冷和脫水條件下制備存活率得到改善的重組植物和魚.這些重組作物可能有助改善*的食品分布。
