Ученые отправляются в Антарктику, чтобы изучить, как мозг адаптируется к изменению температуры
На южной оконечности планеты обитает рыба, непохожая на всех других позвоночных на Земле.
Ледяная рыба (нототениевые) живет в таких холодных водах, что по ее венам буквально течет "антифриз". Но Южный океан нагревается, и ледяным рыбам грозит опасность.
Команда ученых из Института исследований Карилиона Виргинского технологического университета отправится в Антарктиду, чтобы впервые выяснить, как повышение температуры влияет на мозг и сердце ледяной рыбы.
"Ледяные рыбы адаптированы к выживанию и процветанию в воде холоднее льда, — сказал Майкл Фридлендер, исполнительный директор института. — Однако температура растет, и даже незначительное повышение, похоже, оказывает глубокое влияние на жизнь в Южном океане".
Команда Фридлендера изучит, как изменение температуры влияет на электрическую активность нейронов в мозге ледяной рыбы.
Сорок лет назад Фридлендер и Брюс Сиделл, работая в лаборатории профессора К. Лэдда Проссера, использовали экспериментальный подход, чтобы изучить, как изменение температуры влияет на весь организм — обыкновенную золотую рыбку. Их работа, недавно признанная классической в Journal of Experimental Biology, показала, что молекулярные, клеточные и поведенческие процессы в мозге золотой рыбки могут акклиматизироваться к широкому диапазону температур.
Однако ледяные рыбы генетически более ограничены, чем золотые. Повышение температуры всего на градус или два может катастрофически сместить баланс биологических систем у ледяных рыб.
"Ледяные рыбы впадают в нечто похожее на тепловой шок, но при температуре, которую человек все еще счел бы очень холодной, — пояснил Фридлендер. — Это может серьезно повлиять на то, как животное ориентируется в мире, затрагивая координацию важнейшего поведения, такого как добыча пищи, размножение и избегание хищников".
По словам Фридлендера, ледяным рыбам грозит вымирание, а поскольку они составляют 70% биомассы Южного океана, последствия будут огромными.
Команда Фридлендера сотрудничает с учеными из Университета Аляски в Фэрбенксе и Университета Огайо, которые будут изучать сердечно-сосудистую систему рыб. Исследование финансируется грантом Национального научного фонда.
Помимо экологических последствий, работа даст представление о влиянии низких температур на синаптическую функцию мозга в экстремальных условиях — что важно для здоровья человека, особенно в критических ситуациях, таких как инсульт, утопление и черепно-мозговая травма.
"С медицинской точки зрения эти рыбы уникальны, — отметил Фридлендер. — Они производят молекулу антифриза, и они — единственные позвоночные на Земле, чьи клетки крови не содержат гемоглобин. Мы надеемся узнать секреты, позволяющие мозгу и сердцу функционировать в экстремальном холоде, а также понять, почему небольшое повышение температуры может быть столь разрушительным".
Исследователи будут собирать непрерывные цифровые записи электрической активности отдельных нейронов в мозжечке в реальном времени, используя электронную систему, созданную для проекта.
Коллаборация также включает стеклодува Томаса Верталика из Колледжа науки Виргинского технологического университета, который создал уникальные стеклянные инструменты для локального изменения температуры только мозжечка.
Ученые должны отправиться в Антарктиду, потому что ледяные рыбы чувствительны к стрессу от перемещения и не переживут перевозку в Виргинию.
"Иногда нужно просто идти туда, где происходит действие, — сказал Фридлендер. — Так что мы едем к рыбам".