Антарктические осьминоги обитают в самых холодных водах мира, где температура достигает максимума в 10°C и часто опускается почти до -2°C. Как эти "хладнокровные" существа выживают в таких экстремальных условиях, остается загадкой.
Недавно было обнаружено, что необычные осьминоги рода Pareledone используют свои три сердца для перекачки особого типа голубой крови по всему телу, снабжая ткани кислородом даже в таких сверххолодных условиях, как Антарктида.
Согласно исследованию, проведенному Морской биологической лабораторией в США, как и многие другие виды, живущие в постоянно холодной воде, эти осьминоги также обладают "адаптированными к холоду" ферментами. Об этом пишет Science Alert со ссылкой на результаты исследования, опубликованного в PNAS.
Такие белки играют ключевую роль во многих биохимических реакциях. Уникальная приспособляемость антарктических животных позволяет им функционировать даже при более низких температурах, в то время как ферменты осьминогов более умеренного климата замедляются на 25% перед лицом аналогичных экстремальных условий.
Растворимые ферменты, подобные тем, которые расщепляют пищу в кишечнике, могут легче адаптироваться к разным температурам из-за особых реакций, в которых они участвуют. Но не все ферменты в организме могут позволить себе быть такими гибкими. Некоторые из них втиснуты в клеточные мембраны, где их "рабочие условия" гораздо более жесткие.
Эти белковые "насосы" или каналы переносят важные ионы в клетку и из нее, создавая градиенты, которые позволяют распространять энергию.
Как эти конкретные ферменты справляются с холодом Антарктиды
Исследователи из Лаборатории морской биологии Университета Пуэрто-Рико и Национального института неврологических расстройств и инсульта США решили разобраться в деталях.
Они создали две модели: одну, основанную на ферменте натриево-калиевого насоса, обнаруженном у антарктических осьминогов (Pareledone), а другую, основанную на том же насосе, обнаруженном у видов с умеренным климатом, называемых двухпятнистыми осьминогами (Octopus bimaculatus).
Исследователи выбрали этот фермент, поскольку он экспортирует три иона натрия и импортирует два иона калия за счет одной молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), который является источником энергии клетки. Этот обмен имеет важное значение для возбудимости клеток и транспортировки растворенных веществ.
"Из-за своей первостепенной важности [натриево-калиевый насос] должен подвергаться тщательному отбору, чтобы эффективно работать в различных температурных условиях", - объясняют авторы исследования.
Как и подозревала команда, насос антарктического вида осьминога работал лучше при температуре -1,8°C, чем насос вида из умеренного климата. Он был менее чувствителен к холоду.
Строительные блоки или аминокислоты, образующие антарктический насос, немного отличались от таковых у видов осьминогов умеренного климата.
В общей сложности исследователи насчитали 12 мест в аминокислотной последовательности антарктических видов, где мутация, по-видимому, придает устойчивость к холоду.
Добавляя эти мутации в модель по одной, исследователи выяснили, что именно три мутации работают вместе, обеспечивая большую часть холодоустойчивости насоса.
Более того, большинство этих мутаций располагались на границе между насосом и остальной частью клеточной мембраны.
Одна мутация в месте L314V имела наибольший эффект из всех. Без нее насос уже не работал при околонулевых температурах.
Исследователям необходимо будет продолжить изучение деталей этой мутации, но возможно, что эта другая аминокислота в этом конкретном месте каким-то образом дает насосу дополнительное пространство для маневра внутри клеточной мембраны.
Биофизик Мигель Холмгрен из Национального института неврологических расстройств и инсульта США не удивился, что граница между белком и мембраной может стать местом для таких адаптаций. "Для нас это имеет смысл", - сказал он.
Теперь авторы надеются провести дальнейшие эксперименты по изучению того, как белковые насосы антарктических осьминогов поддерживают активность клеток при низких температурах.
Осьминоги - другие новости
Как сообщал УНИАН, ранее редкий осьминог Дамбо был заснят на видео с помощью дистанционно управляемого аппарата в северной части Тихого океана. Он был замечен на глубине около 2665 м, примерно в 20 м от морского дна.
Осьминоги Дамбо - самые глубоководные из известных осьминогов, средняя продолжительность их жизни составляет от трех до пяти лет. У них нет чернильного мешка и они не способны менять цвет.
А ранее в глубоководном питомнике у берегов Коста-Рики был обнаружен новый вид осьминогов Muusoctopus. Он примечателен тем, что осьминоги имеют малый и средний размер, и у них нет чернильного мешка.
