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 Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
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