ТАСС, 29 декабря. Изучив обмен веществ сибирских углозубов при заморозке, биологи обнаружили у этих животных уникальные механизмы борьбы с повреждениями ДНК и мембран клеток. Благодаря этому ученые надеются создать антифризы биологического происхождения. Результаты их исследования опубликовал научный журнал Biology, кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда.
"Мы показали, что метаболизм этих амфибий сильно отличается от других животных, что и обеспечивает их выдающуюся устойчивость к замораживанию. Результаты подобных исследований помогут понять механизмы этой устойчивости и, возможно, дадут ключ к созданию новых способов замораживания органов и тканей", – рассказал один из авторов исследования, старший научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН Сергей Шеховцов.
Низкие температуры и заморозка убивают живые клетки, поскольку формирующиеся при этом кристаллы льда разрывают мембраны клеток. Чтобы пережить такую заморозку, некоторые амфибии, насекомые и черви научились вырабатывать специальные "антифризы", которые не дают таким кристаллам формироваться. Ученые давно исследуют, как работают клетки этих животных, как меняется их обмен веществ при заморозке в надежде создать аналоги биологических "антифризов".
Шеховцов и его коллеги провели первое детальное исследование того, как при заморозке меняется обмен веществ одного из подобных животных – сибирских углозубов (Salamandrella keyserlingii), относящихся к роду тритонов. Эти амфибии могут пережить полную заморозку и охлаждение до температуры –55 °С, что делает их самыми морозостойкими животными Земли. Они обитают на Урале, Дальнем Востоке и в Восточно-Сибирских горах.
Уникальная адаптация
В качестве "антифриза" углозубы используют молекулы глицерина. Но как конкретно работает эта защита от низких температур, ученые не знали. Ученые заполнили этот пробел во время наблюдений за тем, как менялся метаболизм клеток этого вида тритонов при резком снижении температуры.
Для этого ученые проследили за сдвигами в химическом составе отдельных клеток углозубов с помощью спектроскопа, который может фиксировать движения атомов водорода внутри живых тканей. Также ученые собрали образцы тканей замороженных и размороженных тритонов и проанализировали, как изменилась их жизнедеятельность.
Оказалось, что в отличие от остальных похожих организмов, которые используют в качестве "антифризов" сахара, Salamandrella keyserlingii защищают себя только глицерином. Кроме того выяснилось, что эти амфибии защищают свои клетки от накопления агрессивных химических молекул с помощью специальных механизмов, которые, кроме прочего, помогают углозубам быстро восстанавливать поврежденные мембраны и нити ДНК.
Ученые надеются, что дальнейшее изучение этих механизмов поможет воспроизвести их в культурах и органах других многоклеточных, в том числе и человека. Это может упростить хранение органов, предназначенных для трансплантации, и повысит шансы на их выживание при заморозке и размораживании, подытожили Шеховцов и его коллеги.