Голубая кровь во льдах: как антарктический осьминог выживает в холоде

Антарктический осьминог, обитающий в ледяной воде, использует уникальную стратегию для транспорта кислорода в крови, согласно исследованию, опубликованному в Frontiers in Zoology. Работа предполагает, что специализированные кровяные пигменты осьминога могут сделать его более устойчивым к изменению климата, чем антарктические рыбы и другие виды осьминогов.

В холодных условиях доставка кислорода к тканям затруднена из-за снижения диффузии кислорода и увеличения вязкости крови. Однако в ледяных водах Антарктики уже растворено большое количество кислорода.

У антарктических рыб это снижает потребность в активном транспорте кислорода кровяными пигментами (например, гемоглобином), но мало что известно об адаптациях синекровых осьминогов (Octopoda) для поддержания снабжения кислородом на холоде.

Ведущий автор Михаэль Оллерманн из Института Альфреда Вегенера (Германия) заявил: "Это первое исследование, которое предоставляет четкие доказательства того, что синий кровяной пигмент осьминогов, гемоцианин, претерпевает функциональные изменения для улучшения снабжения тканей кислородом при температурах ниже нуля. Это важно, потому что демонстрирует совершенно иную реакцию по сравнению с антарктическими рыбами на холодные условия Южного океана. Результаты также подразумевают, что благодаря улучшенной поставке кислорода гемоцианином при более высоких температурах, этот осьминог может быть физиологически лучше подготовлен, чем антарктические рыбы, к coping с глобальным потеплением".

Осьминоги имеют три сердца и пульсирующие вены, которые качают "гемолимфу", обогащенную синим транспортным белком кислорода — гемоцианином (аналог гемоглобина у позвоночных).

Чтобы выяснить, что делает гемоцианин антарктического осьминога так хорошо приспособленным к холодной воде, исследователи собрали и проанализировали гемолимфу у распространенного антарктического вида Pareledone charcoti, а также у двух видов из более теплых регионов — юго-восточно-австралийского Octopus pallidus и средиземноморского Eledone moschata.

Ключевые адаптации антарктического осьминога:

• Высокая концентрация пигмента: У Pareledone charcoti была самая высокая концентрация гемоцианина в крови — как минимум на 40% больше по сравнению с другими видами, что является одним из самых высоких показателей среди осьминогов. Это может компенсировать плохую способность гемоцианина высвобождать кислород к тканям в холодной среде.
• Эффективный транспорт кислорода при потеплении: Гемоцианин антарктического осьминога гораздо лучше переносит кислород между жабрами и тканью при 10°C, чем при 0°C. При 10°C он потенциально мог высвобождать значительно больше кислорода (в среднем 76,7%), чем гемоцианин тепловодных осьминогов Octopus pallidus (33,0%) и Eledone moschata (29,8%).

Эта способность может помогать антарктическому осьминогу переносить не только холод, но и более теплые температуры, что связано с его образом жизни: Pareledone charcoti также обитает в более теплых мелководьях и каменных лужах.

Учитывая сильную тенденцию к потеплению на Антарктическом полуострове, Pareledone charcoti в конечном итоге может получить преимущество благодаря своей способности адаптировать снабжение крови кислородом к более переменчивым температурам по сравнению с другими видами, включая антарктических рыб.

Новые данные показывают, как пигмент гемоцианин у осьминогов способен поддерживать снабжение кислородом как в холодных, так и в теплых условиях, и могут помочь объяснить, почему осьминоги остаются столь многочисленными в широком спектре экологических ниш.

Хотя гемоцианин оказался crucial для антарктических осьминогов, для прогнозирования их судьбы в нагревающемся океане необходимы более комплексные исследования.