Głębokie zanurzenia: genialne przystosowania żeberkowców do wysokiego ciśnienia na dnie oceanów

WarsawŻebropławy, zwane także ctenoforami, zamieszkują różne części oceanu, w tym głębiny. W głębokim morzu nie ma światła, panują bardzo niskie temperatury i wysokie ciśnienie. Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego oraz innych instytucji przyjrzeli się, jak te organizmy przystosowały się do takich warunków. Odkryli szczególne cechy w błonach komórkowych tych stworzeń.

Pleńce nie są meduzami. Należą do grupy Ctenophora. Te zwierzęta polują na pożywienie i mogą osiągać rozmiary porównywalne do piłki siatkowej. Zamieszkują oceany na całym świecie, od powierzchni wód aż po głębiny.

Istotne odkrycia:

• Krążkopławy mają unikalne struktury lipidowe w swoich błonach komórkowych.
• Ich lipidy inaczej dostosowują się do zimna i ciśnienia.
• To przystosowanie nazywa się "homeokurwaturą".
• Lipidy te obejmują plazmalogeny, które są kluczowe dla funkcjonowania mózgu u ludzi.

Błony komórkowe muszą mieć określone cechy, aby prawidłowo funkcjonować. Warstwy lipidów i białek muszą zachować płynność w różnych warunkach. Naukowcy już zrozumieli, jak błony komórkowe adaptują się do zimna. Jednak nie wiedzieli, jak organizmy głębinowe adaptują się do wysokiego ciśnienia.

Itay Budin, adiunkt na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego, kierował badaniami nad żebropławami, które przeprowadziła grupa naukowców z różnych dziedzin. Wyniki ich badań opublikowano w czasopiśmie Science.

Budin badał, jak bakterie E. coli adaptują się do zimna. Steven Haddock z MBARI zapytał, czy żebropławy przystosowują się do wysokiego ciśnienia w podobny sposób. Zaintrygowany, Budin wraz z zespołem rozpoczął badania na ten temat.

Złożone organizmy posiadają wiele rodzajów lipidów. Ludzie mają ich tysiące, z których każdy jest specyficzny dla różnych organów. Zespół musiał rozróżnić adaptacje do zimna od adaptacji do ciśnienia. Główny autor, Jacob Winnikoff, badał żebropławy z różnych głębokości i miejsc. Porównał te żyjące na dnie oceanu u wybrzeży Kalifornii z tymi żyjącymi na powierzchni Arktyki.

Zobacz również:

Dzisiaj · 01:33

Czy magia dźwięku oczaruje osoby niewidome?

Zespół odkrył, że głębinowe ktenofory posiadają specjalne lipidy, które pozwalają im przetrwać przy wysokim ciśnieniu. Te lipidy mają wyjątkowy kształt, dzięki czemu mogą funkcjonować w środowisku głębokiego morza. Ta adaptacja, nazwana „homeokrzywizną”, umożliwia lipidom równoważenie ciśnienia. Jednak na powierzchni te lipidy powodują rozpad błon, co prowadzi do rozpadu ktenoforów.

Plazmalogeny to wyjątkowe lipidy występujące w ludzkich mózgach, a ich poziom obniża się w chorobach takich jak Alzheimer. Z tego powodu żebropławy są przydatne w badaniach naukowych.

Zespół Budina przeprowadził testy bakterii E. coli, tworząc szczep, który produkował plazmalogeny. Zwykłe E. coli nie przetrwały pod ciśnieniem, ale zmodyfikowany szczep radził sobie dobrze. Eksperymenty te trwały wiele lat i wymagały wsparcia kilku instytucji.

Laboratorium dr. Edwarda Dennisa na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego przeprowadziło analizę lipidów za pomocą spektrometrii mas. Biolodzy morscy z MBARI zebrali żebropławy. Fizyków z Uniwersytetu Delaware interesowały symulacje komputerowe. Badacze testowali, jak błony zachowują się pod różnym ciśnieniem.

Budin pragnie zgłębić, jak komórki regulują produkcję tłuszczów. Uważa, że plazmalogeny mają unikalne cechy. Zrozumienie ich może dostarczyć nowych informacji na temat zdrowia mózgu i chorób z nim związanych. Zespół ma nadzieję, że przyszłe badania będą opierać się na ich odkryciach.

Badacze z wielu czołowych uniwersytetów połączyli siły, aby zrealizować ten projekt. Otrzymali finansowanie z krajowych i prywatnych grantów, takich jak Narodowa Fundacja Nauki oraz NASA. Ich współpraca doprowadziła do nowych odkryć dotyczących adaptacji stworzeń głębinowych i działania lipidów.