Снежные мухи выработали собственные белки-антифризы и научились согревать тело для жизни на морозе
Биологи из США и Швеции расшифровали геном бескрылой мухи-долгоножки Chionea alexandriana, которая остается активной при отрицательных температурах. Выяснилось, что насекомое защищается от холода с помощью эндогенного обогрева, выработки белков-антифризов и сниженной чувствительности нервной системы к окислительному стрессу. Эти адаптации позволяют мухе передвигаться по снегу вплоть до минус семи градусов Цельсия.
Пойкилотермные (холоднокровные) насекомые зависят от температуры окружающей среды. Чтобы пережить зиму, они обычно применяют пассивные стратегии: зарываются в почву и впадают в спячку либо накапливают криопротекторы и замерзают, останавливая биохимические процессы в теле.
Снежные мухи нарушают это правило. Зимой они выходят на поверхность снега и быстро бегают при температурах ниже нуля. Биологи не понимали, какие молекулярные механизмы позволяют столь мелким животным сохранять подвижность и защищать внутренние жидкости от кристаллизации льда.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Current Biology, секвенировали полный геном мухи Chionea alexandriana и сравнили его с ДНК других насекомых, включая холодоустойчивого антарктического комара Belgica antarctica и обыкновенную дрозофилу. Затем проверили способность мух к выработке собственного тепла. Биологи приклеили насекомых к пластине Пельтье, вставили им в грудку микротермопары и резко охладили поверхность до минус восьми градусов Цельсия. Для контроля использовали мертвых мух и сверчков аналогичного размера.
Параллельно исследователи протестировали работу генов снежной мухи на модельных организмах. Они встроили один из найденных генов, кодирующий белок-антифриз (CaAFP-1), в ДНК дрозофил и заморозили их личинки на три минуты при минус 10 градусах. В другом эксперименте вырастили культуру клеток с рецептором TRPA1, который отвечает у насекомых за восприятие химических раздражителей и боли. С помощью метода локальной фиксации потенциала (патч-кламп) биологи измерили, как рецептор реагирует на перекись водорода — главный побочный продукт клеточного стресса на холоде.
Геномный анализ показал, что у снежной мухи разрослись семейства генов, отвечающие за расщепление жиров в митохондриях и пероксисомах. Эксперимент с термопарами подтвердил эту находку физиологически. В ответ на резкое охлаждение живые мухи кратковременно поднимали внутреннюю температуру тела примерно на один градус и удерживали ее несколько минут. Сверчки на такое оказались не способны и просто остывали вместе с пластиной.
Исследователи предположили, что мухи греются за счет «холостой» работы митохондрий, сжигающих жировые запасы. Даже минимальный нагрев дает насекомому время, чтобы не заледенеть изнутри и успеть спрятаться под снег при резком ухудшении погоды.
От кристаллов льда муху защищают четыре типа собственных белков-антифризов. Пересадка всего одного гена CaAFP-1 повысила выживаемость личинок дрозофил при отрицательной температуре с 12,3% до 55,9%.
Кроме того, муха адаптировалась к опасным побочным эффектам холода. Интенсивная работа митохондрий производит много свободных радикалов (перекиси водорода). У обычных насекомых эти молекулы активируют рецептор TRPA1 и вызывают боль. Измерения токов на клеточных мембранах показали, что болевой рецептор у снежной мухи в 35 раз менее чувствителен к перекиси, чем у дрозофилы.
Выживание в экстремальном холоде требует скоординированной перестройки всего организма на молекулярном уровне. Снежные мухи доказывают, что микроскопические насекомые не всегда полагаются на пассивную зимовку. Они активно противостоят морозу, комбинируя метаболический обогрев, химическую защиту ото льда и глубокую перенастройку сенсорных систем.
Telegram 
Дзен 
VK Проблема непереносимости глютена затрагивает до 150 миллионов человек во всем мире. Единственный выход — полностью исключить этот компонент из рациона. Однако существующий безглютеновый хлеб практически не содержит белка и клетчатки, быстро повышает уровень сахара и черствеет. При этом существующие зарубежные рецептуры разработаны под импортное сырье и технологии, что не позволяет применять их к российскому сырью. Ученые Пермского Политеха разработали новые рецептуры безглютенового хлеба и исследовали влияние многокомпонентных мучных композиций и добавок на его качество. Они впервые в России создали смеси, в которых по сравнению с существующими отечественными аналогами в два-три раза больше белка и жиров, а углеводов — на 30-50 процентов меньше.
Международная группа ученых сопоставила тексты двух тысяч поп-хитов из США, Германии, Японии и Гонконга за 1970-2019 годы и обнаружила, что рост «я»-местоимений характерен исключительно для западных культур. Причем в странах Восточной Азии этот показатель остается низким.
В древних породах, миллиарды лет пролежавших на дне исчезнувшего озера, ученые обнаружили сложный органический материал. Речь идет о макромолекулярном углероде, найденном в кратере Езеро. Некоторые из этих пород ранее привлекли внимание исследователей необычными пятнами и текстурами, которые рассматриваются как возможные следы микробной активности. Открытие подтверждает, что сложная органика может сохраняться на Красной планете на протяжении длительного времени.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии