Az antarktiszi polipok a világ leghidegebb vizeiben élnek, ahol a vízhőmérséklet csúcsértéke 10 °C, és gyakran közel -2 °C-ra csökken. Ám az, hogy ezek az élőlények miképp élnek túl ezekben a zord körülményekben sokáig rejtély volt.
A Pareledone nemzetségbe tartozó polipokról kiderült, hogy három szívvel rendelkeznek, amelyek kék vért pumpálnak a testükbe, ami még az olyan szuperhideg környezetben is oxigénnel látja el a szöveteiket, mint az Antarktisz.
Az amerikai Marine Biological Laboratory által vezetett vizsgálat szerint sok más, tartósan fagyos vízben élő fajhoz hasonlóan ezek a polipok is rendelkeznek hideghez alkalmazkodott enzimekkel – írja a Science Alert.
Ez is érdekelhet: Rájöttek, miért lesznek öngyilkosak a polipok párzás után
Ezek a fehérjék pedig kulcsszerepet játszanak számos biokémiai reakcióban. Az antarktiszi élőlényekben egyedülálló rugalmasságuk lehetővé teszi, hogy alacsonyabb hőmérsékleten is jól funkcionáljanak, míg a mérsékeltebb éghajlatú polipok enzimei 25 százalékkal lassulnak le ehhez hasonló szélsőségek esetén.
De hogyan birkóznak meg ezek a különleges enzimek az antarktiszi hideggel? A Puerto Ricó-i Egyetem, a Marine Biological Laboratory és az amerikai National Institute of Neurological Disorders and Stroke kutatói úgy döntöttek, hogy utánajárnak a részleteknek.
A szakértők két modellt hoztak létre: az egyiket az antarktiszi polipokban (Pareledone) található nátrium-kálium pumpa enzimen, a másikat pedig egy mérsékelt égövi fajban, a kétfoltos polipban (Octopus bimaculatus) található ugyanezen pumpa enzimen alapulva.
A szerzők azért választották ezt az enzimet, mert három nátriumiont exportál és két káliumiont importál egy molekula adenozin-trifoszfát (ATP) árán, amely a sejtek fontos energiaforrása. Ez a csere pedig elengedhetetlen a sejtek ingerlékenységéhez és az oldott anyagok szállításához.
Ahogyan a csapat sejtette, az antarktiszi szivattyú -1,8 °C-on jobban teljesített, mint a mérsékelt égövi, mivel ez a hidegre kevésbé volt érzékeny. Illetve nem meglepő módon az antarktiszi fajban lévő enzimek építőelemei, vagyis az aminosavak némileg eltértek a mérsékelt égövi polipfajokéitól.
A kutatók összesen 12 olyan helyet számoltak meg az antarktiszi aminosav-szekvencián, ahol egy mutáció a jelek szerint ellenállóvá teszi a hideggel szemben. Ezeket a mutációkat egyenként hozzáadva egy modellhez, a kutatók rájöttek, hogy különösen három mutáció együttesen biztosítja a pumpa hidegállóságának nagy részét. Ráadásul a legtöbb ilyen mutáció a pumpa és a sejtmembrán többi része közötti határfelületen helyezkedett el.
A kutatóknak azonban tovább kell tanulmányozniuk a mutáció mögött álló részleteket, de elképzelhető, hogy ez az eltérő aminosav valahogy extra mozgásteret biztosít a pumpának a sejtmembránon belül.
Olvasd el ezt is! Meglepő hasonlóságot fedeztek fel a polipok és az emberek agya között
A szerzők most további kísérleteket is remélnek arra vonatkozóan, hogy az antarktiszi polipok fehérjepumpái hogyan tartják működésben a sejteket a fagyos hőmérsékleten.