Как осьминогам удается выжить в водах Антарктиды: найден "ключик" к жизни в адски ледяной воде

Воды, окружающие ледяной континент Земли — Антарктиду, являются самыми холодными в мире: температура воды здесь варьируется от -2 °C до относительно мягкой 10 °C. Едва ли подобные температурные условия можно назвать идеальным местом для того, чтобы пустить корни, однако исследования показывают, что жизнь процветает в Южном океане, пишет IFLScience.

В новом исследовании международная группа исследователей сосредоточилась на том, чтобы понять, что именно позволяет жить существам даже в самых невероятных условиях. Исследователям известно, что ферменты — биологические катализаторы, играющие решающее значение для функционирования клеток, чрезвычайно уязвимы к температуре. Фактически они часто замедляют свою активность при сильном холоде.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В новом исследовании ученые сосредоточились на определении того, почему антарктические осьминоги способны выживать в неприветливой ледяной воде — выбор команды пал на изучение ферментов. Предыдущие исследования уже показали, что холод снижает скорость активности ферментов в невероятные 30 раз, тем не менее это не мешает осьминогам оставаться здоровыми и уверенно чувствовать себя в ледяной воде.

Команда изучила один из наиболее важных ферментов нервной системы — ионном насосе натрия-калии. Этот белок находится внутри клеточной мембраны и участвует в критически важном процессе возвращения нейронов в состояние "отдыха" после активности: выкачивает ионы натрия из клетки и вводит ионы калия.

Предыдущие исследования команды уже показали, что в холодной воде у осьминогов, обитающих в антарктических водах, ионные насосы натрия и калия замедляются гораздо меньше, чем у головоногих, которые обитают в более умеренных водах.

В результате ученые сосредоточились на изучении различий в белках, а именно — структуре строительных белков — аминокислот. Ученые проанализировали аминокислотную структуру ионного насоса натрия-калия у антарктических осьминогов, а также Octopus bimaculatus — вида головоногих, обитающего в умеренном климате.

Результаты показали, что насосы головоногих во многом были схожи, однако также наблюдались и некоторые отличия. Далее ученые провели эксперимент, чтобы выяснить, какие из этих аминокислотных изменений сыграли ключевую роль в развитии адаптации к холоду. В ходе эксперимента команда провела молекулярную перестановку: уникальные антарктические аминокислоты поместили в насос осьминога умеренного климата. Далее ученые проверили его устойчивость к холоду, а затем обернули изменения вспять и провели повторные тесты.

Ученые удалось обнаружить 12 мутаций, наделяющих антарктических осьминогов устойчивостью к холоду, однако одно из них существенно выделялось на фоне остальных. Авторы исследования обнаружили, что 314-я аминокислота в натрий-калий-ионном насосе, известная как лейцин, играла особенно важную роль.

Команда полагает, что именно это изменение влияет на то, как часть насоса движется относительно мембраны. Предполагается, что оно способно уменьшить сопротивление, в результате чего насос сможет работать быстрее. По словам автора исследования Мигеля Холмгрена, ученым потребуется изучить больше мембранных белков, чтобы лучше понять этот процесс.

Ранее Фокус писал о том, что косатки эксплуатируют айсберги, чтобы вернуть коже гладкость.