Як восьминогам вдається вижити у водах Антарктиди: знайдено "ключик" до життя в пекельно крижаній воді

Води, що оточують крижаний континент Землі — Антарктиду, є найхолоднішими у світі: температура води тут варіюється від -2 °C до відносно м'якої 10 °C. Навряд чи подібні температурні умови можна назвати ідеальним місцем для того, щоб пустити коріння, проте дослідження показують, що життя процвітає в Південному океані, пише IFLScience.

У новому дослідженні міжнародна група дослідників зосередилася на тому, щоб зрозуміти, що саме дає змогу жити істотам навіть у найнеймовірніших умовах. Дослідникам відомо, що ферменти — біологічні каталізатори, які відіграють вирішальне значення для функціонування клітин, надзвичайно вразливі до температури. Фактично вони часто уповільнюють свою активність за сильного холоду.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У новому дослідженні вчені зосередилися на визначенні того, чому антарктичні восьминоги здатні виживати в непривітній крижаній воді — вибір команди припав на вивчення ферментів. Попередні дослідження вже показали, що холод знижує швидкість активності ферментів у неймовірні 30 разів, проте це не заважає восьминогам залишатися здоровими й упевнено почуватися в крижаній воді.

Команда вивчила один з найважливіших ферментів нервової системи — іонна помпа натрію-калію. Цей білок знаходиться всередині клітинної мембрани та бере участь у критично важливому процесі повернення нейронів у стан "відпочинку" після активності: викачує іони натрію з клітини й вводить іони калію.

Попередні дослідження команди вже показали, що в холодній воді у восьминогів, що мешкають в антарктичних водах, іонні помпи натрію і калію сповільнюються набагато менше, ніж у головоногих, які мешкають у більш помірних водах.

У результаті вчені зосередилися на вивченні відмінностей у білках, а саме — структурі будівельних білків — амінокислот. Вчені проаналізували амінокислотну структуру іонної помпи натрію-калію в антарктичних восьминогів, а також Octopus bimaculatus — виду головоногих, що мешкає в помірному кліматі.

Результати засвідчили, що помпи головоногих багато в чому були схожі, проте також спостерігалися і деякі відмінності. Далі вчені провели експеримент, щоб з'ясувати, які з цих амінокислотних змін зіграли ключову роль у розвитку адаптації до холоду. Під час експерименту команда провела молекулярну перестановку: унікальні антарктичні амінокислоти помістили в помпу восьминога помірного клімату. Далі вчені перевірили його стійкість до холоду, а потім обернули зміни назад і провели повторні тести.

Вченим вдалося виявити 12 мутацій, що наділяють антарктичних восьминогів стійкістю до холоду, проте одна з них істотно виділялася на тлі інших. Автори дослідження виявили, що 314-а амінокислота в натрій-калій-іонній помпі, відома як лейцин, відігравала особливо важливу роль.

Команда вважає, що саме ця зміна впливає на те, як частина помпи рухається щодо мембрани. Передбачається, що вона здатна зменшити опір, внаслідок чого помпа зможе працювати швидше. За словами автора дослідження Мігеля Холмгрена, вченим потрібно вивчити більше мембранних білків, щоб краще зрозуміти цей процес.

Раніше Фокус писав про те, що косатки експлуатують айсберги, щоб повернути шкірі гладкість.