Как потепление воды из-за изменения климата влияет на биохимию и рост рыб
Новое исследование показывает, что вода теплее привычной для рыбы становится своего рода агрессором, который влияет на внутренние биохимические процессы и заставляет рыбу прекращать рост при меньшем размере, чем в оптимальных условиях среды обитания.
В недавней статье, опубликованной в журнале Environmental Biology of Fishes, исследователи из инициативы Sea Around Us Университета Британской Колумбии и Университета Бергена объясняют, как процесс "денатурации белка" усиливается при нагревании воды, в которой живут рыбы.
Денатурация белка происходит, когда белки — важнейшие компоненты клеток и тканей живых организмов — теряют свою первоначальную структуру из-за нарушения слабых связей, поддерживающих их сложную форму. Это обычное, спонтанное явление для большинства живых организмов.
Одна из причин таких нарушений — тепло. Оно увеличивает движение молекул воды и белка внутри клеток, заставляет их сталкиваться друг с другом, и в результате белки теряют свою форму. Чем теплее окружающая среда, тем сильнее толчки и тем больше белков теряют форму. Это и есть процесс денатурации.
Белки, потерявшие форму, не выполняют свою функцию, поэтому их необходимо ресинтезировать, чтобы организм не развалился.
"По мере роста рыб денатурирует больше белков. Когда скорости денатурации и синтеза новых белков становятся равными, они перестают расти, — сказал ведущий автор исследования, главный исследователь Sea Around Us доктор Даниэль Паули. — Проблема в том, что когда окружающая вода теплее обычного, процесс создания новых белков не может угнаться за ускоренной скоростью денатурации, вызванной теплом. Поэтому у рыб нет другого выбора, кроме как прекратить рост, чтобы оба процесса могли уравновесить друг друга".
Процесс ресинтеза белков ускоряет метаболизм рыб, и, следовательно, им требуется больше кислорода для поддержания функций организма. Кислород ключевой для производства АТФ и новых белков. Проблема в том, что в более теплой воде содержится меньше кислорода.
"Так что, по сути, рыбы задыхаются, пытаясь поддерживать свои телесные функции, но доступного кислорода мало", — пояснил Паули.
Кроме того, рыбы получают кислород через жабры, которые представляют собой двумерные поверхности, работающие для трехмерных тел. Это означает, что жабры, как правило, не успевают за растущим 3D-телом.
"Если жабры уже не справляются, а вы добавляете более теплую, менее насыщенную кислородом воду плюс ускоренный метаболизм, рыбы должны оставаться меньше, чтобы выжить, — сказал Паули. — Знание всего этого имеет решающее значение для биологов, желающих понять неблагоприятные последствия изменения климата для морского и пресноводного биоразнообразия".