南极磷虾为何耐饿抗冻？迄今最大的动物基因组首次被完整破译

南极磷虾体长只有3-5厘米，体重一般不超过2克，却是地球上生物量最大的动物，估计高达3-5亿吨。

它也拥有着地球上目前被测序的最大的动物基因组序列——大小48GB，是人类基因组的16倍。

2023年3月2日晚，相关研究成果于国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）在线发表。这是南极磷虾基因组首次被完整组装和测序。

地球生物量最大的野生动物物种——南极磷虾。

论文的标题是《南极磷虾巨大的高重复的基因组揭示了其环境适应机制和群体演化历史》（The enormous repetitive Antarctic krill genome reveals environmental adaptations and population insights）。

南极磷虾被称为“南极精灵”、“海上金矿”、“海上粮仓”，它分布广泛，覆盖整个南冰洋，生命力顽强，不仅能适应南极恶劣的极昼、极夜环境，还极其抗饿，能度过南极严苛且漫长的冬天，同时，又非常喜欢群居，是鲸鱼、海豹、海狗、企鹅等动物的主要食物来源，也是南极洲生态系统里的关键物种。

南极磷虾的基因组约为人类基因组的16倍，且具有高重复的特征，因此，基因组组装是阻碍该物种组学研究突破的最大挑战。

研究人员构建了约48GB的南极磷虾基因组序列，这是 迄今为止最大的动物基因组参考序列， 比已发表的超大基因组非洲肺鱼和澳大利亚肺鱼大20%-30%。

研究人员发现，南极磷虾重复序列含量高达92.45%，这源于南极磷虾基因组重复序列的两次爆发式扩张。

其基因组中被鉴定到25个显著扩张的基因家族，一共12个基因家族与磷虾蜕壳和能量代谢相关。

在相对高温、长光照和食物充足的夏季，南极磷虾生命活动旺盛，蜕壳快。在冬天，南极磷虾的越冬策略是利用蜕壳进行负生长。蜕壳和能量代谢相关基因的改变是南极磷虾对南大洋不稳定食物供应的适应。具有代表性的蜕壳和能量代谢相关基因在冬、夏季的表达水平显著差异。

研究人员还发现，南极磷虾生物钟的反馈通路中的部分基因——CRY1、CLK、NEMO和 PDP1，显示出了随时间变化——夏季（白昼时间长）和冬季（黑夜时间长）而变化的表达水平。这表明，南极磷虾可能已经进化出由昼夜节律系统控制的身体适应和行为模式，帮助它们在低温和极昼极夜等剧烈光照条件变化的环境中生存。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.02.005

南极磷虾不但资源巨大，而且营养价值高，具有典型的高蛋白、低脂肪及矿物质丰富的特点。南极磷虾的氨基酸比例适宜，符合国际公认的理想蛋白质模式，其蛋白质质量优于对虾、牛乳和牛肉。

针对南极磷虾价值的开发，山东海龙元联合中国海洋大学食品工程学院团队，研发国际先进的“生物脱氟技术”“DED定向生物酶切技术”、“生物胺控制技术”、“移动床脱盐技术 ”“超低温萃取”等多重制备工艺，开创南极磷虾全产业链经营模式，最大程度开发南极磷虾的营养价值。

海龙元以纯净南极磷虾为原料制成的南极磷虾油，富含磷脂、DHA、EPA、Omega-3、虾青素等人体必需却又无法自身合成的外源性营养素。试验证明，南极磷虾油有益调节血脂，呵护心脑健康，是非常珍贵的膳食营养补充剂。

1.贺瑞坤, 罗海吉. 南极磷虾油对人类健康的作用[J]. 食品研究与开发, 2013, 34(20):4.

2.倪治明, 朱加进. 南极磷虾油的研究进展[C]// 长三角科技论坛暨营养科技论坛. 2012.

3.孙昌华, 祝清芬, 王娜,等. 南极磷虾油辅助降血脂预防作用与治疗作用的比较[J]. 中国实验动物学报, 2018, 26(4):9.

4.孙昌华. 南极磷虾油主要生物学特性及其降血脂机制研究[D]. 中国农业大学.

海龙元南极磷虾肽，是取材自南极磷虾的天然分子聚合物，属于人体不能合成的特殊活性物质，包括18种人体所需氨基酸以及珍贵硒元素，营养全面。南极磷虾肽具有分子量低、水溶性好、人体吸收率高等特点，能快速补充人体的营养。试验证明，南极磷虾肽具有增强免疫力、抗疲劳、抗氧化、预防骨质疏松等作用。

1.刘志东, 王鲁民, 陈雪忠,等. 南极磷虾蛋白的研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2017(07):247-256.

2.孙雷, 周德庆, 盛晓风. 南极磷虾营养评价与安全性研究[J]. 渔业科学进展, 2008, 29(2):57-64.

3.王继宏, 汪之和, 田鑫,等. 南极磷虾抗氧化多肽制备的研究[J]. 食品工业科技, 2014, 35(003):109-112.

4.徐恺.刘云.王亚恩.南极磷虾肽抗疲劳、耐缺氧以及抗衰老、提高免疫力实验研究[D]青岛.中国海洋大学 .2012

5.王一名.王静凤.毛美霖.南极磷虾肽对去卵巢大鼠骨质疏松症的改善作用[J].中国海洋药物.2015（04）