Антарктичний восьминіг живе в найхолодніших водах світу, де температура досягає максимуму в 10°C і часто опускається майже до -2°C. Як ці "холоднокровні" істоти виживають у таких екстремальних умовах, залишається загадкою.
Нещодавно було виявлено, що незвичайні восьминоги роду Pareledone використовують свої три серця для перекачування особливого типу блакитної крові по всьому тілу, забезпечуючи тканини киснем навіть у таких надхолодних умовах, як Антарктида.
Згідно з дослідженням, проведеним Морською біологічною лабораторією в США, як і багато інших видів, що живуть у постійно холодній воді, ці восьминоги також мають "адаптовані до холоду" ферменти. Про це пише Science Alert із посиланням на результати дослідження, опублікованого в PNAS.
Такі білки відіграють ключову роль у багатьох біохімічних реакціях. Унікальна пристосованість антарктичних тварин дозволяє їм функціонувати навіть при більш низьких температурах, тоді як ферменти восьминогів більш помірного клімату сповільнюються на 25% в умовах подібних екстремальних умов.
Розчинні ферменти, подібні до тих, що розщеплюють їжу в кишечнику, можуть легше адаптуватися до різних температур через особливі реакції, в яких вони беруть участь. Але не всі ферменти в організмі можуть дозволити собі бути такими гнучкими. Деякі з них втиснуті в клітинні мембрани, де їхні "робочі умови" набагато жорсткіші.
Ці білкові "насоси" або канали переносять важливі іони в клітину і з неї, створюючи градієнти, які дозволяють поширювати енергію.
Як ці специфічні ферменти справляються з холодом Антарктиди
Дослідники з Лабораторії морської біології університету Пуерто-Ріко та Національного інституту неврологічних розладів та інсульту США вирішили розібратися в деталях.
Вони створили дві моделі: одну, засновану на ферменті натрієво-калієвого насоса, виявленому в антарктичних восьминогів (Pareledone), а іншу, засновану на тому ж насосі, виявленому в помірних видах, які називаються двоточковими восьминогами (Octopus bimaculatus).
Дослідники обрали цей фермент, оскільки він експортує три іони натрію та імпортує два іони калію за допомогою однієї молекули аденозинтрифосфату (АТФ), який є джерелом енергії клітини. Цей обмін має важливе значення для збудливості клітин і транспортування розчинених речовин.
"Через свою першорядну важливість [натрієво-калієвий насос] повинен піддаватися ретельному відбору, щоб ефективно працювати в різних температурних умовах", - пояснюють автори дослідження.
Як підозрювала команда, насос антарктичного виду восьминога працював краще при температурі -1,8°C, ніж насос виду з помірного клімату. Він був менш чутливий до холоду.
Будівельні блоки або амінокислоти, що утворюють антарктичний насос, дещо відрізнялися від видів помірного восьминога.
Загалом дослідники нарахували 12 місць в амінокислотній послідовності антарктичних видів, де мутація, здається, надає стійкість до холоду.
Додаючи ці мутації в модель по одній, дослідники з'ясували, що саме три мутації працюють разом, забезпечуючи більшу частину холодостійкості насоса.
Окрім цього, більшість цих мутацій були розташовані на межі між насосом та рештою клітинної мембрани.
Одна мутація на місці L314V мала найбільший ефект з усіх. Без неї насос вже не працював при навколонульових температурах.
Дослідникам потрібно буде продовжувати вивчати деталі цієї мутації, але можливо, що ця інша амінокислота в цьому конкретному місці якимось чином дає насосу додатковий простір для маневру всередині клітинної мембрани.
Біофізик Мігель Голмгрен із Національного інституту неврологічних розладів та інсульту США не здивувався, що межа між білком і мембраною може стати місцем для таких адаптацій. "Для нас це має сенс", - сказав він.
Тепер автори сподіваються провести подальші експерименти з вивчення того, як білкові насоси антарктичних восьминогів підтримують активність клітин при низьких температурах.
Восьминоги - інші новини
Як повідомляв УНІАН, раніше рідкісний восьминіг Дамбо був знятий на відео за допомогою дистанційно керованого апарату в північній частині Тихого океану. Він був помічений на глибині близько 2665 м, приблизно в 20 м від морського дна.
Восьминоги Дамбо - найглибоководніші відомі восьминоги, середня тривалість життя яких становить від трьох до п'яти років. У них немає чорнильного мішка і вони не здатні змінювати колір.
А раніше в глибоководному розпліднику біля берегів Коста-Ріки був виявлений новий вид восьминогів Muusoctopus. Він примітний тим, що восьминоги мають малий і середній розмір, і у них немає чорнильного мішка.
