Улитковые рыбы у побережья Гренландии «набиты» белком-антифризом

Новое исследование, основанное на экспедиции в ледяные воды у Гренландии, выявило рекордно высокие уровни белков-антифризов у крошечной улитковой рыбы (Liparis gibbus). Это подчеркивает важность уникальной адаптации к жизни при температурах ниже нуля. Исследование, проведенное учеными Американского музея естественной истории и Городского университета Нью-Йорка (CUNY) и опубликованное в журнале Evolutionary Bioinformatics, также предупреждает, что потепление в Арктике может угрожать этим высокоспециализированным рыбам.

«Подобно тому, как антифриз в вашем автомобиле предотвращает замерзание воды в радиаторе, некоторые животные развили удивительные механизмы, предотвращающие замерзание, такие как белки-антифризы, которые не дают формироваться кристаллам льда», — сказал Дэвид Грубер, научный сотрудник музея и профессор биологии в колледже Баруха CUNY. «Мы уже знали, что эта крошечная улитковая рыба, обитающая в экстремально холодных водах, производит белки-антифризы, но мы не осознавали, насколько она ими «набита» и сколько усилий тратит на их производство».

Ледяные воды полярных океанов — экстремальная среда, ограничивающая круг обитателей теми, кто имеет механизмы для выживания на холоде. В отличие от некоторых рептилий и насекомых, рыбы не могут пережить даже частичное замерзание жидкостей тела. Поэтому они зависят от белков-антифризов, производимых в основном в печени, которые предотвращают образование крупных кристаллов льда в клетках и жидкостях тела. Способность рыб производить эти белки была открыта почти 50 лет назад, и с тех пор ученые определили, что они кодируются генами из пяти разных семейств.

Грубер и его соавтор Джон Спаркс, куратор отдела ихтиологии музея, решили исследовать белки-антифризы у молоди пестрой улитковой рыбы после того, как обнаружили у нее другую исключительную способность — биофлуоресценцию. В 2019 году, в рамках экспедиции Constantine S. Niarchos, исследуя айсберговые местообитания у восточного побережья Гренландии, они обнаружили молодую особь, светящуюся зеленым и красным. Биофлуоресценция — способность преобразовывать синий свет в зеленый, красный или желтый — редка среди арктических рыб, где продолжительные периоды темноты. Улитковая рыба остается единственной полярной рыбой, у которой она зарегистрирована.

При дальнейшем изучении биофлуоресцентных свойств ученые обнаружили, что гены улитковой рыбы, кодирующие белки-антифризы, демонстрируют самый высокий уровень экспрессии из когда-либо наблюдавшихся. Это подчеркивает критическую важность этих белков для выживания и служит тревожным сигналом о том, как рыбы могут пострадать от потепления.

«С середины XX века температура в Арктике растет в два раза быстрее, чем в средних широтах. Некоторые исследования предсказывают, что если сокращение морского льда продолжится текущими темпами, летом Северный Ледовитый океан в значительной степени освободится ото льда в течение следующих трех десятилетий», — сказал Спаркс. «Арктические моря не отличаются высоким разнообразием видов рыб, и наше исследование предполагает, что с потеплением воды такие ледолюбивые специалисты, как эта улитковая рыба, могут столкнуться с усиленной конкуренцией со стороны более теплолюбивых видов, которые ранее не могли выжить на таких высоких северных широтах».