Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • To bookmarks. Drag icon on bookmarks panel
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
4 октября
Михаил Орлов
3 871

Глубоководные рыбы приспособились к давлению на молекулярном уровне

4.3

Белки рыб, обитающих у дна океана под большим давлением, оказались защищены молекулами триметиламиноксида. Это соединение хорошо связывает воду и не позволяет биологическим молекулам терять правильную трехмерную форму и разрушаться.

Липаровая рыба Notoliparis kermadecensis, снятая на глубине семи километров / © PNAS
Липаровая рыба Notoliparis kermadecensis, снятая на глубине семи километров / © PNAS

Биосфера Земли простирается от многокилометровой высоты в атмосфере, где можно обнаружить лишь бактерии, до самых глубоких частей Мирового океана, населенных специфическими животными. Помимо этого, отдельные микробы освоили толщу горных пород на большом расстоянии от поверхности.

Эти жители пограничных областей биосферы вынуждены приспосабливаться к экстремальным условиям, в которых другие организмы долго не протянут. Их так и называют — экстремофилы: например, термофилы выносят очень высокую температуру, криофилы — наоборот, низкую, а барофилы, или пьезофилы, приспособлены к обитанию в условиях высокого давления.

Таковы рыбы и прочие животные, обитающие на многокилометровой глубине в океане. Их можно обнаружить даже в самой глубокой его части — в Марианской впадине, на расстоянии более 11 километров от поверхности. Это причудливые создания, которые приобрели в процессе эволюции специфические адаптации к жизни под давлением в 1,1 килобара, или свыше тысячи атмосфер. Подобные изменения затрагивают и морфологию обитателей глубин, и их поведение, и даже функционирование их белков.

Поэтому исследователи из Великобритании, авторы новой статьи в журнале Communication Chemistry, решили разобраться с адаптациями глубоководных рыб на молекулярном уровне.

Содержание ТМАО в тканях рыб на разной глубине и структура его молекулы / © Laurent, H. et al.

Ученые отмечают, что при экстремальных значениях давления у морских жителей возникают проблемы с их биологическими молекулами. Они начинают терять стабильность, что сперва приводит к небольшой потере в объеме (компактизации молекул) — примерно на один процент. При давлении два килобара белки хуже олигомеризуются, то есть медленнее образуют состоящие из нескольких молекул агрегаты. Затем при давлении в четыре килобара белки начинают денатурировать — терять правильную трехмерную форму, определенную аминокислотной последовательностью и необходимую для их работы. В итоге во внутренние полости белковых молекул попадает все больше воды, что «не предусмотрено» в конструкции биомолекул и здорово их портит.

Чтобы уберечь свои белки от этих нежелательных процессов, барофилы синтезируют особые молекулы — пьезолиты. Это растворимые в виде соединения, способные к сжатию, такие как триметиламиноксид, или триметиламин N-оксид (ТМАО).

Молекулы TMAO окружают белки и связывают воду на их поверхности. Авторы статьи исследовали этот процесс с помощью метода нейтронного рассеяния и компьютерного моделирования молекул.

Оказалось, особенно подходящая для связывания воды структура ТМАО образует множество водородных связей благодаря своей несущей заряд части — нитрозогруппы. Это делает окружающую белки воду более упорядоченной, а ее молекулы — менее подвижными. В итоге раствор и погруженные в нее белки меньше изменяются при росте давления до экстремальных значений.

Ученые также отметили, что содержание ТМАО в тканях различных рыб тем выше, чем глубже они живут.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
5 часов назад
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

Позавчера, 13:02
Александра Медведева

Новое исследование указало на мобильные элементы, которые могут перемещаться и размножаться в пределах генома, как на наиболее вероятный источник подавляющего большинства интронов, некодирующих участков ДНК эукариот. Открытие позволяет объяснить огромные различия в количестве интронов в геномах разных видов.

Позавчера, 13:13
Алиса Гаджиева

Палеонтологи обнаружили останки никогда ранее не встречавшегося дасплетозавра, который, возможно, был прямым предком Tyrannosaurus rex. Эта находка может разрешить серьезные споры об эволюционной родословной самого знаменитого динозавра.

26 ноября
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

26 ноября
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

26 ноября
Денис Тулинов

Технологии искусственного интеллекта проникают во все сферы жизни. Наука не исключение — ученые начинают использовать машинное обучение все активнее, и за ним уже есть реальные научные достижения. Но это лишь прелюдия: ИИ явился не просто помочь с расчетами, его роль в будущем масштабнее — он усилит наше мышление, указывая на взаимосвязи, которые человеческому уму не видны. Наука изменится. Naked Science полагает, что у нее появился новый способ изучать мир.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: