11:15 2023-10-03
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Studiul evidențiază adaptări la frig în sistemul nervos al caracatiței antarctice
_ Studiul evidențiază adaptări la frig în sistemul nervos al caracatiței antarctice
Încărcate cu sare dizolvată, apele antarctice pot pluti chiar deasupra înghețului și chiar se pot scufunda sub acesta. Temperaturile atât de scăzute ar ucide probabil animalele care prosperă în apele mai calde mai la nord. Cu toate acestea, unele creaturi au găsit modalități de a trăi în acest frig inospitalier.
Într-un nou studiu descris în Proceedings of the National Academy of Sciences, cercetătorii de la Laboratorul de Biologie Marină (MBL) ) și colaboratorii lor s-au concentrat asupra modului în care viața într-un habitat atât de frig a modificat o enzimă esențială pentru funcționarea sistemului nervos la un animal, o caracatiță care trăiește în Oceanul de Sud circumpolar. Lucrarea lor explorează una dintre multitudinea de moduri în care lucrurile vii s-au adaptat la medii extreme.
„Ne-am uitat în detaliu real la o enzimă foarte importantă pentru sistemul nervos, pompa de sodiu-potasiu și am întrebat: „Unde vedem cele mai multe dintre aceste locuri de adaptare?””, spune Joshua Rosenthal, un om de știință senior la MBL.
Temperatura contează pentru viață, în parte, deoarece enzimele care declanșează tot felul de reacții biochimice în interiorul organismul are nevoie de energie termică – care se manifestă sub formă de căldură – pentru a funcționa. Pe măsură ce temperaturile scad, activitatea enzimelor încetinește, în cele din urmă se oprește.
În timp ce unele animale, inclusiv oamenii, își pot încălzi propriul corp, caracatița nu are această capacitate. Cu toate acestea, aceste creaturi cu opt brațe au găsit o modalitate de a locui în apele antarctice, unde frigul reduce rata reacțiilor lor enzimatice de 30 de ori. Sistemul nervos este deosebit de vulnerabil, deoarece trimiterea și primirea semnalelor electrice necesită multe reacții atent coordonate. „Când îi încetinești pe toți până la un asemenea grad, este o mare întrebare: cum se adaptează?” spune Rosenthal.
Oamenii de știință au studiat deja adaptarea la frig în multe proteine, dar le-au trecut cu vederea pe cele încorporate în membrana asemănătoare pielii din jurul celulelor. Proteinele membranei îndeplinesc numeroase funcții, inclusiv mișcarea ionilor în și în afara celulelor. Proteina din centrul noii cercetări, Na+/K+-ATPaza, elimină ionii de sodiu din celule, aducând în același timp potasiu, creând o diferență în potențialul electric pe care neuronii îl folosesc ca sursă de energie pentru a comunica.
În cercetări anterioare, echipa, care include Rosenthal și Miguel Holmgren, un biofizician de proteine membranare la Institutul Național de Tulburări Neurologice și AVC din SUA și un investigator de multă vreme Whitman de la MBL, a descoperit că frigul încetinește pompele de sodiu-potasiu dintr-o Antarctica. caracatița, un membru al genului Pareledone, mult mai puțin decât o face de la caracatițele cu două puncte (Octopus bimaculatus) care trăiesc în ape temperate, cum ar fi în largul coastei Californiei.
Pentru a stabili diferențele dintre pompele, echipa s-a uitat la blocurile de construcție, cunoscute sub numele de aminoacizi, care le compun. Deși cei doi sunt în mare măsură identici, au găsit unele locuri în care aminoacizii diferă. Pentru a determina care dintre aceste modificări au fost cele mai influente, le-au schimbat între pompe și au testat efectele.
Mai întâi, au proiectat pompa temperată pentru a conține aminoacizii unici antarctici pentru a vedea care conferea toleranță la frig și apoi au eliminat acele modificări antarctice pentru a readuce pompa la starea ei temperată, vulnerabilă la frig. În acest fel, au redus cele mai importante diferențe la trei care — împreună — au permis pompei să funcționeze rapid la temperaturi aproape de îngheț.
Una dintre acestea, numită L314V, a avut cel mai mare efect. Schimbarea acestui aminoacid din leucina pompei antarctice cu o valină temperată ar putea eradica noua toleranță la frig.
Când au cartografiat poziția L314V și celelalte două modificări în structura pompei, cercetătorii le-au găsit situate pe margine, în fața membranei grase. În cazul lui L314V, cercetătorii cred că schimbarea acestui aminoacid modifică modul în care această parte a pompei se mișcă împotriva membranei, posibil prin reducerea rezistenței, astfel încât pompa să poată funcționa mai repede.
„Este logic pentru noi” că interfața dintre proteină și membrană ar fi un loc pentru astfel de adaptări, spune Holmgren. „Odată ce am studiat mai multe proteine membranare, cred că vom vedea mai multe exemple în acest sens.”
Comentarii:
Adauga Comentariu