白色光の下での Liparis Gibbus。 (ジョン・スパークスとデビッド・グルーバー) 遠く離れたグリーンランドの氷山のターコイズブルーの腕の間で、ひどく冷たい海水浴で、研究者は体が凍結温度に非常に強い北極の魚を捕まえました。
この稚魚が捕獲された東グリーンランド沖では、定期的に海流が流れています。 摂氏0度を下回る .
これらの極寒の温度は、熱帯に慣れた魚の血液を凍らせるのに十分です.しかし、ホッキョクグマには秘密があります。多くは不凍タンパク質が血管を流れています。
研究者が北極の魚の RNA を配列決定したとき、 多彩なカタツムリ ( リパリスギブス ）、彼らは種が不凍タンパク質で鰓に詰め込まれていることを発見しました.
「車の不凍液が低温下でラジエーター内の水が凍らないようにするのと同じように、一部の動物は、氷の結晶が形成されるのを防ぐ不凍タンパク質など、凍結を防ぐ驚くべき機械を進化させました。」 言う ニューヨーク市立大学の生物学者デビッド・グルーバー。
「非常に冷たい水に住むこの小さなカタツムリが不凍タンパク質を生成することはすでに知っていましたが、それらのタンパク質がどれほどぎっしり詰まっているか、そしてこれらのタンパク質を作るためにどれだけの労力を費やしているかについては認識していませんでした. '
問題の魚、 L.ハンプ、 水玉模様のカタツムリとしても知られ、茶色のたるんだ体全体に黒い飛び散りが見られることにちなんで名付けられました。
表面的には、それはかなり目立たない種です。しかし、その中身は驚きに満ちています。
2019年、斑入りカタツムリが 輝く緑と赤を発見 – 生体蛍光を発することが報告された最初の北極魚であり、単一種の最初の例 二色に蛍光する .
今回、RNA シーケンシングにより、カタツムリのもう 1 つの秘密が明らかになりました。
北極種で配列決定された数千の転写産物すべての中で、研究者は、不凍液様タンパク質をコードするいくつかの転写産物を発見しました。それらはすべて高度に発現していました。
実際、1 つの転写産物は、その束の中で最も発現量が高く、上位 1% をはるかに上回っていました。
遺伝学の分野では、「転写物」は DNA の一部の RNA コピーです。特定のタンパク質を生成する方法について細胞に指示を与えます。
このような不凍転写産物の高発現は、カタツムリがこれらのタンパク質を重視していることを示唆しています。それらは、氷点下の気温で生き残るためにおそらく重要です。
氷に結合する不凍タンパク質は、 他の多くの極地および亜極地の魚 、一部の爬虫類、昆虫、植物。
魚では、これらの肝臓で生成されたタンパク質は、氷の粒が大きくなりすぎたり、細胞や体液の内部に蓄積して閉塞したりするのを防ぐと考えられています.
カタツムリで最も高度に発現する不凍液様タンパク質は、他のタンパク質と比較して比較的弱い不凍液の種類タンパク質ですが、魚の生物学的機能を維持する上で重要な役割を果たしている可能性があります.
より弱いタンパク質とより強いタンパク質の混合物は、実際に協力して、カタツムリがそのような苦い水に住むために必要な温度耐性を提供することができます.
たとえば、不凍タンパク質の中には、血液中の氷粒が成長するのを防ぐほど強力ではないものもありますが、不飽和脂質を輸送するのに役立つ可能性があります。不飽和脂質は、血管を移動するときに特定の温度を必要とします.
このように、著者らは いう カタツムリの彼らの調査結果は、北極の魚にとって「弱いまたは組み合わせた不凍作用が有益である可能性がある」可能性を高めています.
少なくとも、今は有益です。
「20 世紀半ば以降、北極では中緯度の 2 倍の速さで気温が上昇しており、北極の海氷がこのまま減少し続ければ、夏には北極海はほとんど氷がなくなると予測する研究もあります。今後30年以内に」 警告する 共著者のジョン・スパークスは、アメリカ自然史博物館の学芸員です。
「北極海は魚種の高度な多様性をサポートしておらず、私たちの研究は、海洋温度が上昇するにつれて、このカタツムリのような氷に住む専門家が、以前はこれらのより高い北部で生き残ることができなかったより温帯の種との競争の増加に遭遇する可能性があるという仮説を立てています.緯度。
その孤独なグリーンランドの氷山は、それほど長くは存在しないかもしれません.その影で泳いでいる魚がどうなるかは誰にもわかりません。
この研究は、 進化バイオインフォマティクス .