În fotografie: Dissostichus mawsoni - unul dintre cei mai mari reprezentanți ai Nototheniaceae, poate cântări până la 90 de kilograme (foto de Chris Cheng și Paul Cziko).
Cum reușesc peștii antarctici nu numai să existe, ci și să trăiască liniștiți la temperaturi apropiate de punctul de îngheț al apei? Oamenii de știință curioși caută răspunsul la această întrebare dificilă de mai mulți ani - un astfel de „non-îngheț” ar fi util omenirii. Acum, cercetătorii americani au decis să se uite la rădăcină, și anume, să studieze funcțiile și genele antigelului biologic. Și noua lucrare a dus la o descoperire valoroasă
Oamenii de știință de la Universitatea din Illinois s-au angajat să examineze genomul peștii dinților din Antarctica (Dissostichus mawsoni) pentru a afla ce determină rezistența sa fantastică.
Peștii din subordinea Notothenioidei locuiesc în apele înghețate ale Oceanului de Sud și reprezintă aproape 90% din biomasa peștelui din această regiune. Din acest motiv, geneticienii i-au ales ca subiecți de testare. Temperatura apelor locale este de așa natură încât întregul corp al locuitorilor subacvatici ar fi trebuit să se transforme în gheață. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă. De ce?
Un studiu atent al abilităților neobișnuite ale nototenienilor a început în esență în anii cincizeci ai secolului trecut. În anii 1960, profesorul Arthur DeVries de la Universitatea din Illinois a izolat și a descris pentru prima dată „proteine antigel” care leagă cristalele de gheață din sângele peștilor, împiedicând înghețarea acestuia. Organismul locuitorilor din marea adâncă le produce de la sine.
Există opt familii în subordinea Notothenioidei, cinci dintre ele trăiesc în Antarctica, trăiesc liniștite la temperaturi scăzute (-2-4 ° C) și conținut ridicat de oxigen (care se dizolvă mai bine în apa rece și se transformă în forme foarte reactive dăunătoare țesuturilor corpului).
Un grup de genetici condus de soția lui Devris, Chi-Hing „Christina” Cheng, și-a propus să descopere baza genetică a rezistenței extreme.
„Această lucrare a fost primul studiu la scară completă a tuturor funcțiilor biologice ale peștilor care trăiesc în apă incredibil de rece de la naștere până la moarte”, spune Cheng.
Pentru început, oamenii de știință au preluat controlul asupra unui reprezentant caracteristic al nontoteniului - Dissostichus mawsoni. Christina și colegii săi au dorit să afle care gene sunt cele mai des exprimate în peștele din Arctica. Pentru a face acest lucru, au luat patru probe de țesut: din creier, ovare, ficat și rinichi (principalul organ hematopoietic al peștilor)
Video promotional:
Rețineți, în urmă cu doi ani, oamenii de știință au descoperit că ficatul aproape că nu produce proteinele necesare adaptării. Stomacul și pancreasul exocrin lucrează mult mai mult pentru binele peștilor.
La început, geneticienii au decis că peștii din Antarctica vor avea o expresie extrem de eficientă a tuturor genelor care le permit să supraviețuiască la temperaturi scăzute și niveluri ridicate de oxigen. Deși opțiunea a fost luată în considerare și atunci când țesuturile specifice produc cantități mari de anumite proteine.
„Am constatat că, în marea majoritate a cazurilor, un anumit grup de gene sunt la lucru”, spune Cheng. Fiecare tesut exprima toate genele posibile, dar acel grup foarte mic de gene citoprotectoare este exprimat in numar mare in toate tesuturile.
Apoi, oamenii de știință au comparat expresia genelor D. mawsoni și a peștilor care nu au legătură cu aceasta, care trăiesc în apele mai calde ale Oceanului Mondial, și au descoperit că majoritatea genelor necesare peștilor din Antarctica aproape că nu se manifestă la alte specii.
Printre secvențele responsabile pentru producerea anumitor proteine în număr mare (gene reglate în sus), s-au găsit multe gene care codifică proteinele care sunt responsabile de răspunsul organismului la influențele negative ale mediului. Oamenii de știință au numărat până la 177 de familii.
În special, s-au găsit o varietate de chaperone (proteine a căror funcție principală este de a restabili structura terțiară corectă a proteinelor deteriorate) și în special „proteine de șoc termic” care protejează celulele de temperaturi extreme. De asemenea, au fost prezente ubiquitinele, proteine care susțin sănătatea celulelor și marchează alte proteine înainte de degradare.
În plus, în genomul peștilor din Antarctica, aceste proteine se găsesc de 3 până la 300 de ori mai des decât în „omologii” săi de apă caldă, ceea ce crește și rezistența organismului peștilor la condiții extreme.
În acest moment, oamenii de știință studiază efectul schimbărilor climatice (creșterea temperaturii apei) asupra speciilor de pești din Antarctica. Ei trebuie să afle dacă D. mawsoni se poate adapta la noile condiții. La urma urmei, dacă peștii dinții din Antarctica se vor dispărea, toate lanțurile alimentare din Oceanul de Sud vor avea de suferit.
Citiți mai multe despre studiu în comunicatul de presă al universității, în articolul autorilor descoperirii, publicat în PNAS. De asemenea, Universitatea din Illinois a pregătit această prezentare de diapozitive în scopuri informative.
Desigur, este prea devreme pentru a vorbi despre aplicarea practică a datelor obținute în beneficiul oamenilor. Această cercetare este mai fundamentală decât aplicată. Cu toate acestea, indiferent dacă oamenii de știință de după ani, cu ajutorul noilor descoperiri, vor putea crea un fel de antigel special pentru mecanisme și produse sau (dacă chiar visezi la asta), pentru a îmbunătăți capacitatea de a supraviețui la temperaturi scăzute ale unei persoane însuși - nimeni nu știe.
