Необычный улов: как в арктических водах поймали рыбу с настоящим «антифризом» в крови
У берегов Восточной Гренландии, где была поймана рыба, океанские течения регулярно опускаются ниже 0 градусов по Цельсию. Этих холодных температур достаточно, чтобы заморозить кровь рыб, более привычных к тропикам. Но у полярных рыб есть козырь в рукаве. У многих в жилах течет антифризный протеин.
«Подобно тому, как антифриз в вашем автомобиле защищает воду в вашем радиаторе от замерзания при низких температурах, некоторые животные развили удивительные механизмы, которые предотвращают их замерзание, такие как белки-антифризы, которые предотвращают образование кристаллов льда», — рассказал биолог Дэвид. Грубер из Городского университета Нью-Йорка. По его словам, ученые знали о наличии «антизамерзайки» в организме рыбы, но и не подозревали, как много в ее крови этих белков и каких усилий стоит их производство.
L. gibbus также известна как рыба-улитка или рыба-в-горошек, названная так из-за черных пятен на ее коричневом дряблом теле. На первый взгляд, это довольно ничем не примечательный вид. Но внутри он полон сюрпризов.
Рыба-светофор
В 2019 году была обнаружена пестрая рыба-улитка, светящаяся зеленым и красным цветом — первая полярная рыба с биофлуоресценцией, и первый пример того, как один вид флуоресцирует двумя цветами. Но недавно секвенирование РНК раскрыло еще один секрет рыбы-улитки.
Среди всех тысяч транскриптов, секвенированных у арктических видов, исследователи обнаружили несколько транскриптов, кодирующих антифризоподобные белки, причем все они были высокоэкспрессированы.
В области генетики «транскрипт» — это РНК-копия части ДНК. Он дает клетке инструкции о том, как производить определенные белки.
Такая высокая экспрессия антифризных транскриптов предполагает, что рыбы-улитки ценят эти белки. Вероятно, они имеют решающее значение для выживания при минусовых температурах. Белки-антифризы, связывающиеся со льдом, обнаружены у многих других полярных и субполярных рыб, а также у некоторых рептилий, насекомых и растений.
Считается, что у рыб эти белки, вырабатываемые печенью, не дают ледяным зернам расти слишком большими или накапливаться внутри клеток и жидкостей организма, где они могут стать препятствием. Антифризоподобный белок с наиболее высокой экспрессией у улитки относительно слаб по сравнению с другими типами антифризного белка, но он все же может играть важную роль в поддержании функционирования биологии рыб.
Сочетание более слабых и более сильных белков может работать вместе, чтобы обеспечить улиток термостойкостью, необходимой им для жизни в таких суровых водах.
Например, хотя некоторые белки-антифризы могут быть недостаточно мощными, чтобы предотвратить рост ледяных крупинок в крови, они могут помочь транспортировать ненасыщенные липиды, которые требуют определенной температуры при перемещении по сосудам.
«Арктические моря не отличаются большим разнообразием видов рыб, и наше исследование предполагает, что при постоянном повышении температуры океана обитающие на льду специалисты, такие как эта улитка, могут столкнуться с усилением конкуренции со стороны более умеренных видов, которые ранее были неспособны выжить в этих более высоких северных широтах», — заключают авторы статьи.
Когда исследователи секвенировали РНК арктической рыбы, пестрой рыбы-улитки (Liparis gibbus), они обнаружили, что этот вид до жабр заполнен белками-антифризами.