Команда исследователей под руководством Калифорнийского университета в Сан-Диего и Гарвардского университета ответила на вопрос о глубоководных существах, который давно волновал мировую науку. Они узнали, как с виду нежные желеобразные гребневики выдерживают экстремальное давление на глубинах до 4 тысяч метров в океане. И почему при такой устойчивости, на поверхности они буквально растворяются на глазах.
- Источник:
- Dorling Kindersley
Гребневики — желеобразные морские животные, которые плавают с помощью своих «гребней» из ресничек и могут быть размером от нескольких миллиметров до полутора метров. Некоторые из них живут у поверхности, но есть довольно большая группа глубоководных видов. Оставалось загадкой, как эта студенистая масса может выдерживать экстремальное давление толщи воды. И что такое есть в клетках этого существа, что оберегает их от паралича и гибели.
Причина оказалась в особой форме и количестве молекул жира в их клетках. «Фантастичные», по словам экспертов, результаты исследования в журнале Science.
Как поясняют авторы, стабильность и гибкость клеточной мембраны обеспечивает баланс липидов (молекул жиров) конической и цилиндрической формы. Но давления сотен метров воды уже достаточно, чтобы структура молекул в клеточной мембране изменилась. Конусообразные молекулы, сжимаясь под давлением, превращаются в цилиндры.
Когда конусов становится критически мало, цилиндры так плотно прижимаются друг к другу, что белки не могут перемещаться и работать в клетке, она перестает функционировать, отправлять и получать сигналы — парализуется давлением.
Ученые собрали образцы гребневиков, живущих на разной глубине по всему миру. Сравнительный анализ тканей показал, что чем глубже обитает вид, тем больше у него фосфолипидов конусообразной формы. Изучив их подробнее, авторы обнаружили, что молекулы к тому же имеют другую форму – они более резко расширяются к основанию, чем все прежде известные конусные фосфолипиды. Это позволяет им оставаться конусом даже при сжатии под давлением.
Чтобы подтвердить свой вывод, ученые испытали механизм на бактериях кишечной палочки: у Escherichia coli увеличили количество таких липидов в клетках. А затем смоделировали для них условия глубины в 5 км. Испытания показали, что у бактерий значительно повысилась переносимость давления.
Оборотная сторона такой устойчивости у гребневиков — им всегда нужно высокое давление для сохранения мембран. На поверхности при низком давлении коническая форма еще сильнее расширяется, и мембраны клеток разрушаются.
Открытие особой структуры фосфолипидов, которая помогла гребневикам адаптироваться к глубине, может помочь и наземным животным, в том числе людям. Так как обычные фосфолипиды — часть нервной системы человека, связанная с болезнью Альцгеймера, ученые могут использовать их устойчивую форму для поиска путей лечения в будущем.
