领导这一研究的是教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、浙大化学系教授唐睿康教授,他早年毕业于南京大学,现任浙江大学化学系教授,主要研究领域是生物矿化、化学生物学和计算模拟。
地球大气层中日益稀薄的臭氧层使地球表面的紫外线辐射强度明显增强,这对自然生态特别是生物的繁衍构成了严重威胁。科学家已经发现南极洲上空的臭氧空洞造成了该区域鱼类数量的急剧减
大气中平流层臭氧越来越**的一个结果就是导致更多的能破坏生物体功能的紫外线辐射(UVB, 280-320nm),这些紫外线对海洋生物也造成了许多**影响,主要影响之一是辐射的增加导致胚胎发育受到抑制。
在这项研究中,研究人员进行了模拟臭氧层空洞下的斑马鱼发育对照实验,将紫外线照射在斑马鱼囊胚期中的绒毛(壳周围的胚胎)上,结果发现,没有这种保护的斑马鱼全部停止了发育并死亡,而有这种保护的斑马鱼顺利地完成了全部发育过程。短期和长期的紫外线照射过程之后,斑马鱼产生的壳能有效地降低了紫外线辐射的影响,而且胚胎也更加健康了,
之前研究小组曾研发了给酵母菌“穿衣服”的方法延长酵母菌的寿命。课题组运用相同的原理,给细胞找到一件合适的抗紫外线“防护服”。唐睿康介绍,斑马鱼是科学实验中常用的动物模型之一。经过一年多时间的研究,课题组为斑马鱼卵找到了一种基于稀土磷酸盐的生物兼容“外衣”,这种材料也是一种重要的节能灯粉,它吸收紫外线并转化为绿色荧光。把经过处理后的斑马鱼卵放入到含有稀土元素的溶液中,20分钟左右鱼卵表面就自发形成一层毛茸茸外衣,“这件‘防护服’不但‘合身’,而且对细胞的毒性相对较低。”
这项研究说明这种壳上功能性的物质能保护生物免受环境中紫外线的侵害,因此也许可以作为一种未来的措施,帮助人们来应对越来越恶劣的全球气候情况。
原文检索:Guarding embryo development of zebrafish by shell engineering: astrategy to shield life from ozone depletion.BACKGROUND: The reduced concentration of stratospheric ozoneresults in an increased flux of biologically damagingmid-ultraviolet radiation (UVB, 280 to 320 nm) reaching earthsurfaces. Environmentally relevant levels of UVB negatively impactvarious natural populations of marine organisms, which is ascribedto suppressed embryonic development by increased radiation.METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Inspired by strategies in theliving systems generated by evolution, we induce an extraUVB-adsorbed coat on the chorion (eggshell surrounding embryo) ofzebrafish, during the blastula period. Short and long UV exposureexperiments show that the artificial mineral-shell reduces the UVradiation effectively and the enclosed embryos become more robust.In contrast, the uncoated embryos cannot survive under the enhancedUVB condition. CONCLUSIONS: We suggest that an engineered shell offunctional materials onto biological units can be developed as astrategy to shield lives to counteract negative changes of globalenvironment, or to provide extra protection for the living units inbiological research.