Γροιλανδία: Ένα μικροσκοπικό ψάρι μπορεί και επιβιώνει χάρη στις αντιψυκτικές πρωτεΐνες του

Επιστήμονες που έκαναν γεώτρηση σε ένα παγόβουνο στα ανοικτά της Γροιλανδίας, ανακάλυψαν ένα μικροσκοπικό ψάρι γεμάτο αντιψυκτικές πρωτεΐνες οι οποίες το βοηθούν να επιβιώνει στα παγωμένα νερά.

Το σαλιγκαρόψαρο (Liparis gibbus) είναι γεμάτο από φυσικές αντιψυκτικές πρωτεΐνες που το βοηθούν να επιβιώνει σε ένα ακραίο ωκεάνιο περιβάλλον, όπου επικρατούν απόλυτο σκοτάδι και πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Evolutionary Bioinformatics».

Το νεαρό ποικιλόχρωμο σαλιγκαρόψαρο περιείχε τα υψηλότερα επίπεδα έκφρασης αντιψυκτικών πρωτεϊνών που έχουν αναφερθεί ποτέ, σύμφωνα με τη μελέτη.

Οι συγγραφείς της μελέτης Ντέιβιντ Γκρούμπερ και Τζον Σπαρκς, αμφότεροι ερευνητές στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας της Νέας Υόρκης, συμμετείχαν στην επιστημονική αποστολή Κωνσταντίνος Σ. Νιάρχος το 2019, όταν εντόπισαν ένα σαλιγκαρόψαρο στα ανοικτά των ακτών της Ανατολικής Γροιλανδίας.

Ο βιοφθορισμός προκύπτει όταν ένας οργανισμός εκτίθεται σε γαλάζιο φως, το απορροφά, το επεξεργάζεται και το εκπέμπει ως διαφορετικό χρώμα: πράσινο, κόκκινο ή κίτρινο. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι απίστευτα σπάνιο στα ψάρια της Αρκτικής, τα οποία ζουν σε παρατεταμένες περιόδους σκοταδιού. Μέχρι στιγμής, το σαλιγκαρόψαρο είναι το μόνο γνωστό πολικό ψάρι που έχει αυτή την ιδιότητα.

Οι δυο επιστήμονες συνέλεξαν ένα νεαρό σαλιγκαρόψαρο μήκους μόλις 1,9 εκατοστών – σε σύγκριση με το μέσο μήκος των 11,4 εκατοστών ενός ενήλικου- και διαπίστωσαν τα υψηλότερα επίπεδα έκφρασης αντιψυκτικών πρωτεϊνών που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.

«Όπως το αντιψυκτικό στο αυτοκίνητο εμποδίζει το νερό να παγώσει σε χαμηλές θερμοκρασίες, ορισμένα ζώα έχουν αναπτύξει εκπληκτικούς μηχανισμούς που τα προστατεύουν, όπως οι αντιψυκτικές πρωτεΐνες που εμποδίζουν το σχηματισμό κρυστάλλων πάγου», δήλωσε Γκρούμπερ, καθηγητής βιολογίας στο Κολέγιο Baruch του Πανεπιστημίου City της Νέας Υόρκης.

«Γνωρίζαμε ήδη ότι αυτό το μικροσκοπικό σαλιγκαρόψαρο, το οποίο ζει σε εξαιρετικά κρύα νερά, παράγει αντιψυκτικές πρωτεΐνες, αλλά δεν είχαμε συνειδητοποιήσει πόσο γεμάτο από αυτές τις πρωτεΐνες είναι, καθώς και το μέγεθος της προσπάθειας που καταβάλλει για την παραγωγή τους», πρόσθεσε.

Ωστόσο, καθώς τα αρκτικά ύδατα συνεχίζουν να θερμαίνονται εξαιτίας της κλιματικής κρίσης, το μέλλον του ποικιλόχρωμου ψαριού είναι αβέβαιο, τόνισε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Τζον Μπερνς, ανώτερος ερευνητής στο Εργαστήριο Ωκεάνιων Επιστημών Bigelow στο East Boothbay του Μέιν.

Οι πολικοί ωκεανοί είναι ακραία περιβάλλοντα για τη θαλάσσια ζωή και μόνο τα πλάσματα που έχουν προσαρμοστεί να ζουν σε παγωμένες θερμοκρασίες μπορούν να επιβιώσουν εκεί. Σε αντίθεση με ορισμένα ψυχρόαιμα είδη ερπετών και εντόμων, τα ψάρια δεν μπορούν να επιβιώσουν όταν τα σωματικά τους υγρά παγώνουν, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει το σχηματισμό κόκκων πάγου μέσα στα κύτταρά τους. Οι αντιψυκτικές πρωτεΐνες που παράγονται κυρίως στο συκώτι, εμποδίζουν το σχηματισμό κρυστάλλων πάγου στα κύτταρα και τα σωματικά τους υγρά.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν για πρώτη φορά αντιψυκτικές πρωτεΐνες στα ψάρια πριν από σχεδόν 50 χρόνια. Το σαλιγκαρόψαρο είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον επειδή διαθέτει δύο διαφορετικούς τύπους οικογενειών γονιδίων που κωδικοποιούν τις αντιψυκτικές πρωτεΐνες: τύπου Ι και τύπου IV.

«Τα γονίδια που κωδικοποιούν τις αντιψυκτικές πρωτεΐνες τύπου Ι αποτελούν πιθανώς πρόσφατες προσθήκες στο γονιδίωμα των ψαριών και μπορεί να παράγουν πρόσθετα αντίγραφα», δήλωσε ο Μπερνς.

«Η ποσότητα του RNA που παράγει το ψάρι για την προστασία του από τον πάγο είναι εφάμιλλη με αυτή που επενδύει σε θεμελιώδεις κυτταρικούς μηχανισμούς που δημιουργούν τα κύτταρά του», εξήγησε ο Μπερνς.

Οι ερευνητές προειδοποιούν ότι η αύξηση της θερμοκρασίας στην Αρκτική θα μπορούσε να αποτελέσει απειλή για τα πλάσματα που έχουν προσαρμοστεί για να επιβιώνουν εκεί. Σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης, αν οι θαλάσσιοι πάγοι συνεχίσουν να μειώνονται με τον σημερινό ρυθμό, η Αρκτική θα μείνει χωρίς καθόλου πάγο μέσα στις επόμενες τρεις δεκαετίες.

«Οι θάλασσες της Αρκτικής δεν υποστηρίζουν μεγάλη ποικιλία ειδών ψαριών και η μελέτη μας υποθέτει ότι καθώς η θερμοκρασία των ωκεανών αυξάνεται, τα πλάσματα που ζουν στους πάγους, όπως αυτό το σαλιγκαρόψαρο, μπορεί να αντιμετωπίσουν αυξημένο ανταγωνισμό από πιο εύκρατα είδη που προηγουμένως δεν μπορούσαν να επιβιώσουν σε αυτά τα υψηλότερα βόρεια γεωγραφικά πλάτη», τόνισε ο Σπαρκς, επιμελητής στο τμήμα ιχθυολογίας του Αμερικανικού Μουσείου Φυσικής Ιστορίας και καθηγητής στο Richard Gilder Graduate School του μουσείου.

ΠΗΓΗ: CNN