Language
Country/Area
No result found
Чудо жизни подо льдом: какие существа могут выжить в холодном мире?
Как в холодном мире организмы могут выжить в замороженной среде? Когда многие учёные сталкиваются с этой проблемой, они обращают внимание на особый тип белков — белки-антифризы (AFP). Эти белки, обнаруженные в животных, растениях и микроорганизмах, также могут быть ключом к процветанию организмов в минусовом мире.
Протеин-антифриз — это пептид, который может защищать клетки при температуре ниже точки замерзания воды и предотвращать рост кристаллов льда, спасая многие организмы в экстремально холодных условиях.
Механизм работы белков-антифризов необычен. Эти белки обычно не снижают температуру замерзания с увеличением концентрации, а действуют неколлоидным образом. Недавние исследования показали взаимодействие между этими белками и клеточными мембранами в холодные периоды, что может помочь клеткам пережить процесс охлаждения без повреждений. Некоторые организмы, например арктические рыбы и некоторые насекомые, полностью устойчивы к замерзанию, тогда как другие могут пережить замораживание клеточной жидкости.
Наличие белков-антифризов позволяет этим видам выживать в холодных и суровых условиях. Разнообразие этих белков еще больше подчеркивает тайну и чудо природы.
Протеины-антифризы делятся на разные типы, в основном в том числе полученные из рыб, растений и насекомых. Среди рыб антарктические морепродукты и северная треска являются известными источниками белка-антифриза. Эти белки-антифризы возникли из одного гена и развивались независимо у разных видов, демонстрируя удивительную способность адаптироваться к разнообразию и конкуренции.
Например, антифризный гликопротеин (AFGP) у антарктических рыб, таких как антарктическая рыба, может оставаться подвижным в воде при температуре до -2°C, что показывает, как эти два вида успешно эволюционировали в своих соответствующих экологических нишах, устойчивых к замерзанию.
Адаптации этих рыб демонстрируют явную конвергентную эволюцию. Это означает, что, хотя они и не связаны напрямую генетически друг с другом, у них все же развиваются схожие характеристики, позволяющие справляться с экстремальными экологическими проблемами.
Помимо #рыб, способность переносить холода продемонстрировали и растения. Белки-антифризы многих растений обладают сильными функциями в подавлении рекристаллизации кристаллов льда, что позволяет им процветать в ледяной почве. Озимая пшеница, например, содержит белки-антифризы, которые, как было доказано, функционируют в минусовых условиях, что позволяет им выживать и процветать даже в экстремальных условиях.
Белки-антифризы у насекомых также весьма особенные. Например, некоторые насекомые, такие как полярный рогатый жук, содержат белки-антифризы, которые по структуре схожи с белками рыб. Эти насекомые, как правило, способны выживать в условиях -30°C, полностью демонстрируя эволюционную приспособляемость между разными видами. Белки-антифризы насекомых, как правило, имеют более высокие значения термического гистерезиса, что означает, что они могут оставаться жидкими при температурах ниже нуля.
Это доказывает, что даже в отдаленных и экстремальных условиях организмы могут продолжать выживать, полагаясь на свои уникальные биологические механизмы.
Конечно, белки-антифризы — не единственный фактор, позволяющий организмам выживать в холодных условиях. Многие организмы также развили другие механизмы, такие как устойчивость к холоду, благодаря чему некоторые организмы способны поддерживать состояние охлаждающей жидкости внутри своего тела, даже если такая жидкость замерзла во внешней среде. Что касается некоторых микроорганизмов в низкотемпературной среде, то их строение и функции позволяют им выдерживать низкие температуры даже около нуля.
Существование жизни в этой суровой среде удивительно. Будь то в ледяных водах Антарктиды или в холодных бореальных лесах, эти, казалось бы, хрупкие существа проявляют огромную жизненную силу. Их выживание зависит не только от наличия белков-антифризов, но и от процессов адаптации и эволюции. Это заставляет нас задуматься о том, как эти существа будут адаптироваться и развиваться, чтобы выжить в условиях изменения климата и окружающей среды в будущем, и как люди сами могут учиться и использовать эту природную мудрость?
