Воды Антарктиды богаты разнообразной фауной

Несмотря на экстремально низкие температуры, воды, омывающие берега Антарктиды, богаты самой разнообразной фауной. Одним из представителей этой фауны является антарктический осьминог, который, как выяснилось в ходе нового исследования, использует уникальную стратегию для транспортировки кислорода кровью.

Учёные внимательно изучили принципы выживания многоклеточных в водах, температуры которых близки к нулю по Цельсию. Многочисленные анализы показали, что особые пигменты в крови осьминога помогают сделать её более устойчивой к температурным перепадам, чем у антарктических рыб и других видов осьминогов.

Условия проживания в ледяных водах довольно необычны: при таких температурах вязкость крови повышается, а транспортировка кислорода к тканям замедляется из-за снижения диффузии живительного элемента. Тем не менее, сами ледяные воды уже содержат большое количество растворённого кислорода.

Известно, что антарктические рыбы не имеют острой необходимости в активной транспортировке кислорода пигментами крови, то есть гемоглобином, в силу присутствия этого жизненно важного элемента в самой воде. Однако до сих пор науке было мало известно о механизмах, которые используют голубокровые антарктические осьминоги для поддержания постоянной подачи кислорода тканям при низких температурах.

"В рамках нашего исследования мы доказали, что синий пигмент крови осьминогов — гемоцианин — подвергается функциональным изменениям для стимуляции процесса снабжения кислородом различных тканей тела моллюска при отрицательных температурах. Данный процесс сильно разнится с тем, что мы наблюдаем у антарктических рыб, проживающих в точно таких же условиях. Наши результаты также указывают на то, что антарктические осьминоги лучше приспособлены к выживанию в условиях глобального потепления", — рассказывает ведущий автор нового исследования Михель Эллерман (Michael Oellermann) из Института имени Альфреда Вегенера в Германии.

У осьминогов имеется три сердца и сокращающиеся вены, которые перекачивают гемолимфу — особую жидкость, насыщенную гемоцианином, синим транспортным белком, отвечающим за снабжение тканей кислородом. У позвоночных аналогом гемоцианина является гемоглобин.

Исследователи задались вопросом, что же делает гемоцианин антарктических осьминогов столь приспособленным к работе в холодной воде. Чтобы найти ответ, биологи собрали и проанализировали гемолимфу у представителей вида Pareledone charcoti — одного из самых многочисленных видов антарктических осьминогов, а также у представителей двух видов, обитающих в более тёплых водах, австралийского Octopus pallidus и средиземноморского Eledone moschata.

У антарктических P. charcoti оказалась самая высокая концентрация гемоцианина в крови — она на 40% превышала уровень этого пигмента у других видов. Исследователи полагают, что столь высокая концентрация может быть своего рода компенсацией за скудную способность гемоцианина транспортировать кислород к тканям, а в холодных условиях повышенный уровень данного пигмента крови может обеспечить достаточное снабжение кислородом тканей тела моллюска.

В ходе своей работы биологи также обнаружили, что гемоцианин P. charcoti лучше транспортирует кислород к тканям при 10 °С, чем при 0 °С. Примечательно, что при 10 °С пигмент P. charcoti обеспечивал эффективность транспортировки кислорода, равную 76,7%, тогда как у тепловодных видов O. pallidus и E. moschata эта цифра достигала лишь 33,0% и 29,8%, соответственно.

Такая особенность помогает антарктическим осьминогам выживать практически при любых условиях. Эти существа также лучше приспособлены к условиям глобального потепления, чем их тепловодные собратья и даже антарктические рыбы.

Результаты исследования Эллерман и его коллеги описали в статье журнала Frontiers in Zoology.