Эта арктическая рыба до самых жабр заполнена антифризом, обнаружили ученые

В холодной морской воде, между бирюзовыми рукавами далекого гренландского айсберга, исследователи поймали арктическую рыбу с телом, очень устойчивым к низким температурам.

У побережья Восточной Гренландии, где была поймана эта молодая рыба, океанские течения регулярно опускаются ниже 0 градусов Цельсия.

Этих холодных температур достаточно, чтобы заморозить кровь рыб, привыкших к тропикам. Но у полярных рыб есть свой секрет. У многих из них в жилах течет белок-антифриз.

Когда исследователи секвенировали РНК арктической рыбы, пестрой улитки (Liparis gibbus), они обнаружили, что этот вид до самых жабр напичкан белками-антифризами.

"Подобно тому, как антифриз в вашем автомобиле не дает воде в радиаторе замерзнуть при низких температурах, у некоторых животных развились удивительные механизмы, предотвращающие их замерзание, например, белки антифриза, которые не дают образовываться кристаллам льда", - говорит биолог Дэвид Грубер из Городского университета Нью-Йорка.

"Мы уже знали, что эта крошечная рыбка-улитка, живущая в очень холодных водах, производит белки-антифризы, но мы не понимали, насколько она полна этими белками, и сколько усилий она тратит на их производство".

Рыба, о которой идет речь, L. gibbus, также известна как улитка в горошек, названная так из-за черных брызг, расположенных по всему ее коричневому, дряблому телу.

Внешне это довольно непримечательный вид. Но внутри она полна сюрпризов.

В 2019 году была обнаружена пестрая рыба-улитка, светящаяся зеленым и красным - первая полярная рыба, о которой когда-либо сообщалось о биофлуоресценции, и первый пример одного вида, флуоресцирующего двумя цветами.

Теперь секвенирование РНК раскрыло еще один секрет улиток.

Среди тысяч транскриптов, секвенированных у арктического вида, исследователи обнаружили несколько транскриптов, кодирующих антифризоподобные белки, причем все они были высоко экспрессированы.

Более того, один транскрипт был одним из самых высокоэкспрессированных среди всех - он входил в первый 1 процент.

В области генетики "транскрипт" - это РНК-копия части ДНК. Она дает клетке инструкции по производству определенных белков.

Столь высокая экспрессия транскриптов антифриза говорит о том, что улитки придают большое значение этим белкам. Возможно, они имеют решающее значение для выживания при отрицательных температурах.

Антифризные белки, связывающиеся со льдом, были 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 зернам льда вырасти слишком большими или скопиться внутри клеток и жидкостей организма, где они могут стать препятствием.

Наиболее сильно выраженный антифризоподобный белок у рыб-улиток относительно слаб по сравнению с другими типами антифризоподобных белков, но он все равно может играть важную роль в поддержании биологии рыб.

Смесь слабых и сильных белков может работать вместе, чтобы обеспечить улиткам температурную устойчивость, необходимую для жизни в таких горьких водах.

Например, хотя некоторые из белков-антифризов могут быть недостаточно мощными, чтобы удержать ледяные зерна в крови от роста, они могут помочь транспортировать ненасыщенные липиды, которые требуют определенной температуры при движении по сосудам.

Таким образом, авторы говорят, что их находки среди улиток повышают вероятность того, что "слабая или комбинаторная антифризная активность может быть полезной" для арктических рыб.

По крайней мере, сейчас это выгодно.

"С середины 20-го века температура в Арктике повышалась в два раза быстрее, чем в средних широтах, и некоторые исследования предсказывают, что если сокращение арктического морского льда продолжится такими темпами, то летом Северный Ледовитый океан будет в основном свободен ото льда в течение следующих трех десятилетий", - предупреждает соавтор исследования Джон Спаркс, куратор Американского музея естественной истории.

"Арктические моря не отличаются большим разнообразием видов рыб, и наше исследование предполагает, что при все большем потеплении температуры океана обитающие во льдах специалисты, такие как эта рыба-улитка, могут столкнуться с усилением конкуренции со стороны более умеренных видов, которые ранее не могли выжить в этих высоких северных широтах".

Одинокий гренландский айсберг, возможно, еще долго не будет существовать во всем своем величии. Кто знает, что случится с рыбами, плавающими в его тени.

Исследование было опубликовано в журнале Evolutionary Bioinformatics.