Исследователи обнаружили, что помогает антарктическим осьминогам адаптироваться к холоду и не замерзать.
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.
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.
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.