Белки-антифризы антарктических рыб предотвращают замерзание и таяние

Антарктические рыбы, которые производят свои собственные белки-антифризы, чтобы выжить в ледяном Южном океане, также испытывают неприятный побочный эффект, как сообщают исследователи: под действием этих белков ледяные кристаллы, которые накапливаются внутри их тел, сопротивляются таянию, даже при повышении температуры.

Пять семейств нототеноидных рыб обитают в Южном океане, ледяные воды которого окружают Антарктиду. Их способность жить в ледяной морской воде настолько необычна, что они составляют более 90 % от всей рыбной биомассы региона.

Артур Деврис, биолог из Университета Иллинойса обнаружил белки-антифризы в антарктических нототеноидных рыбах в конце 1960-х годов и был первым, кто описал, как белки связываются с кристаллами льда в крови, чтобы препятствовать замерзанию рыб.

В новом исследовании команда попыталась выяснить, не будут ли белки-антифризы препятствовать таянию кристаллов льда внутри этих рыб при повышении температуры. Когда исследователи воздействовали на рыб температурой выше ожидаемой температуры плавления, некоторые внутренние кристаллы льда не растаяли. Лед, который не тает при обычной температуре плавления, называется «перегретым».

Исследователи также обнаружили ледяные кристаллы в диких нототеноидных рыбах, плавающих в относительно теплых летних водах Антарктики при температурах, когда они, как казалось бы, должны быть свободны ото льда. Тестируя белки-антифризы в лаборатории, ученые обнаружили, что они также были ответственны за предотвращение таяния внутренних кристаллов льда.

«Наше открытие может стать первым примером перегревания льда в природе», — сказал биолог Ши-Хонг Ченг.

Докторант Орегонского университета Пол Цзико вместе с другими водолазами поместили устройство, регистрирующее температуру, в Мак-Мердо, Антарктида, одну из самых холодных морских сред на планете. Устройство записывает там температуру океана в течение 11 лет, что составляет значительную часть продолжительности жизни нототеноидов. За весь этот период температура не раз повышалась до отметки, достаточной для преодоления антиплавящегося эффекта белков-антифризов, чтобы полностью избавить рыб от их внутреннего льда.

Исследователи подозревают, что накопление льда внутри рыб может иметь негативные физиологические последствия, но они еще не были обнаружены.

Если рыбы обречены всю жизнь носить в себе кристаллы льда, Ченг предположил, что частицы льда могут перекрывать небольшие капилляры или вызывать нежелательные воспалительные реакции.

«Это просто еще один фрагмент головоломки, как нототеноиды стали доминировать в океане вокруг Антарктиды, — сказал Цзико. — Это также говорит нам об эволюции. То есть, адаптация – это история компромиссов. Каждая полезная эволюционная инновация, вероятно, сопровождается некоторыми непредвиденными последствиями».