У крижаній ванні з морською водою, між бірюзовими рукавами далекого Гренландського айсберга, дослідники зловили арктичну рибу з тілом, дуже стійким до низьких температур.
Коли дослідники секвенували РНК арктичної риби, строкатої риби-равлика (Liparis gibbus), вони виявили, що цей вид до зябер заповнений білками-антифризами.
Біля берегів Східної Гренландії, де була спіймана риба, океанські течії регулярно опускаються нижче 0 градусів за Цельсієм. Цих холодних температур достатньо, щоб заморозити кров риб, більш звичних до тропіків. Але у полярних риб є козир в рукаві. У багатьох в жилах тече антифризний протеїн.
“Подібно до того, як антифриз у вашому автомобілі захищає воду у вашому радіаторі від замерзання при низьких температурах, деякі тварини розвинули дивовижні механізми, які запобігають їх замерзанню, такі як білки-антифризи, які запобігають утворенню кристалів льоду” — розповів біолог Девід. Грубер з Міського університету Нью-Йорка. За його словами, вчені знали про наявність “антифризу” в організмі риби, але і не підозрювали, як багато в її крові цих білків і яких зусиль варто їх виробництво.
L. gibbus також відомий як риба-равлик або риба-в-горошок, названа так через чорні плями на її коричневому в’ялому тілі. На перший погляд, це досить нічим не примітний вид. Але всередині він сповнений сюрпризів.
Риба-світлофор
У 2019 році була виявлена строката риба-равлик, що світиться зеленим і червоним кольором — перша полярна риба з біофлуоресценцією, і перший приклад того, як один вид флуоресціює двома кольорами. Але нещодавно секвенування РНК розкрило ще один секрет равликової риби.
Серед усіх тисяч транскриптів, секвенованих в арктичних видів, дослідники виявили кілька транскриптів, що кодують антифризоподібні білки, причому всі вони були сильно експресовані.
У галузі генетики “транскрипт” – це РНК-копія частини ДНК. Він дає клітині інструкції про те, як виробляти певні білки.
Така висока експресія антифризних транскриптів свідчить про те, що риби-равлики цінують ці білки. Вони, ймовірно, мають вирішальне значення для виживання при мінусових температурах. Білки-антифризи, що зв’язуються з льодом, зустрічаються у багатьох інших полярних і субполярних риб, а також у деяких плазунів, комах і рослин.
Вважається, що у риб ці білки, що виробляються печінкою, не дають крижаним зернам рости занадто великими або накопичуватися всередині клітин і рідин організму, де вони можуть стати перешкодою. Антифризоподібний білок з найвищою експресією у равлика відносно слабкий порівняно з іншими типами антифризного білка, але він все ще може відігравати важливу роль у підтримці функціонування біології риб.
Поєднання слабших і сильніших білків може працювати разом, щоб забезпечити равликів термостійкістю, необхідною їм для життя в таких суворих водах.
Наприклад, хоча деякі білки-антифризи можуть бути недостатньо потужними, щоб запобігти зростанню крижаних крупинок в крові, вони можуть допомогти транспортувати ненасичені ліпіди, які вимагають певної температури при переміщенні по судинах.