Багато жителів морів підлаштовують свої біоритми під місячні цикли. Нещодавно біологи з’ясували, як черв’як-поліхета Platynereis dumerilii використовує для цього свій унікальний білок — криптохром. Він активується на світлі – повністю або частково, в залежності від того, місячне або сонячне світло падає на хробака. За допомогою криптохрому поліхети навіть здатні помітити зміну фаз Місяця.
Черв’як-поліхета Platynereis dumerilii / © Juliane Zantke
Все живе на Землі живе згідно з біологічними ритмами — добовим, річним і так далі. Для морських істот також важливі місячні (циркамісячні) цикли, тривалість яких в середньому становить 29,5 дня. Щоб підлаштовувати свої «внутрішній годинник», тварини можуть використовувати світло Місяця, але для цього його потрібно відрізняти від сонячного, який набагато яскравіше.
Унікальне пристосування для регуляції таких циклів виявили автори нової статті для Nature Communications. Вони досліджували особливий білок криптохром, наявний у морського багатощетинкового хробака (поліхети) Platynereis dumerilii.
Криптохроми – це надзвичайно важливі білки, які мають найрізноманітніші організми і здатні реагувати на світло. Іноді криптохроми можуть брати на себе і іншу функцію — як у випадку птахів, «бачать» з їх допомогою магнітне поле, що необхідно їм для тривалих перельотів.
Однак тільки що описаний вченими криптохром l-Cry морського хробака унікальний. Відомо, що він допомагає P. dumerilii вчасно почати розмноження — як у багатьох мешканців моря, воно залежить від ціркамісячних циклів. Автори нової публікації з’ясували молекулярні механізми роботи цього білка, які сильно відрізняють його від інших криптохромів.
- Перші клітини тварин могли з’явитися завдяки вірусам
- Наслідки Чіксулубської катастрофи виявилися серйознішими, ніж припускали
- Акули-молоти затримують дихання, щоб не замерзнути під час полювання
Вчені використовували кріоелектронну мікроскопію – вивчення молекул після глибокої шокової заморозки, яка дозволяє отримати їх структуру в максимальній роздільній здатності. Також потрібно було дізнатися, як L-Cry реагує на світло. Автори визнали, що це було непросто, адже всі досліди довелося проводити в темряві або під особливим червоним світлом. Інакше фоточутливий білок можна “засвітити”, тоді зафіксувати потрібну реакцію не вийде. Крім того, щоб імітувати реальне освітлення в морі, потрібно вміло відтворити сяйво небесних світил в товщі води.
Виявилося, що в темряві L-Cry переходить у форму димери — двох однакових частин (субодиниць), з’єднаних між собою нестабільним зв’язком. Але варто подіяти на нього яскравим світлом, як криптохром розпадається на частини — два мономери. Примітно, що в інших криптохромів все навпаки: вони димеризуються на світлі.
При цьому субодиниці L-Cry і самі по собі «відчувають» світло — здатні окремо активуватися в його променях. Інтенсивне освітлення “включає” обидві субодиниці, тоді як менш яскраве світло (відповідає місячному) активує лише одну.
Внаслідок таких процесів P. dumerilii не просто відчуває світло, але і відрізняє місячне від сонячного. Дослідники стверджують, що черв’як навіть помічає зміну фаз Місяця, які відповідають різним періодам місячного циклу і різної яскравості нічного світила.
Нова робота дає зрозуміти, наскільки мало ми все ще знаємо про життя в морі — як на рівні біорізноманіття, так і на молекулярній організації істот.