Химическое вещество, стимулирующее клетки, позволяет глубоководным рыбам жить под давлением
Вы когда-нибудь задумывались, как глубоководные рыбы и другие животные могут выжить в среде, где давление воды убьет нас, людей? Согласно недавнему исследованию, секрет кроется в химическом веществе, которое естественным образом встречается в их клетках.
Можно подумать, что сильное давление воды, достигающее более 3 тонн на квадратный сантиметр на дне Марианской впадины (что в 1071 раз превышает стандартное атмосферное давление на уровне моря), просто раздавит человека, как муху. Однако это еще не все.
Обычно при нормальном атмосферном давлении молекулы воды внутри живой клетки образуют сеть, подобную тетраэдру.
Если эта сеть меняет форму — например, из-за внешнего давления — жизненно важные биохимические процессы не могут происходить внутри клетки. Когда это происходит в масштабе всего тела, это приводит к гибели организма.
Исследователи из Университета Лидса обнаружили, что у глубоководных существ молекула, известная как ТМАО (триметиламин-N-оксид), удерживает сети молекул воды внутри клеток от искажения. Чем глубже среда обитания животного, тем больше ТМАО в его клетках.
Огромное давление: что значит давление в Марианской впадине для нас в реальном мире? Это трудно представить. Возможно, полезно знать, что давление на дне самой глубокой точки океана будет ощущаться как 100 взрослых слонов, стоящих на вашей голове.
В ходе лабораторных испытаний пучки нейтронов облучали пробы воды с добавлением и без добавления ТМАО, которые хранились либо при высоком, либо при низком давлении.
При анализе образцов было обнаружено, что водородные связи в молекулах воды, не содержащих ТМАО, искажаются под давлением, а молекулярные сетки в целом уплотняются.
Однако в образцах, усиленных ТМАО, водородные связи были прочными и стабильными, а сетчатая структура сохранялась.
«ТМАО обеспечивает структурный якорь, в результате чего вода способна противостоять экстремальному давлению, под которым она находится», — сказал Харрисон Лоран, автор исследования.
«Результаты важны, потому что они помогают ученым понять процессы, с помощью которых организмы адаптировались, чтобы выжить в экстремальных условиях океана».
Статья об исследовании была опубликована в журнале Communications Chemistry.