Команда ученых изучила, как организмы чесночниц Палласа (Pelobates vespertinus) — вид лягушек, обитающий на территории Восточной Европы и частично в Западной Сибири — справляются с длительным кислородным голоданием во время зимовки.
Исследование проводилось на средства гранта Российского научного фонда № 21-74-20050. Результаты работы опубликованы в Journal of Comparative Physiology. В работе участвовали специалисты Института цитологии и генетики СО РАН, Института биологических проблем Севера ДВО РАН (Магадан) и Международного Томографического Центра СО РАН (Новосибирск).
Ранее этот коллектив уже изучал схожие механизмы адаптации у другой амфибии – сибирской лягушки (Rana amurensis), которая проводит зиму в заморных водоемах, где к концу зимы в воде практически не остается кислорода. Профессор Д.И. Берман с соавторами показали, что лягушки не только месяцами способны жить в этих условиях, но и даже сохраняют двигательную активность. Как выяснили ученые, пережить зиму им помогают серьезные изменения в метаболизме (повышение уровня глутатиона и др.).
В новом исследовании ученые изучали, как справляется с длительным недостатком кислорода чесночница Палласа, которая проводит зиму не под водой, глубоко в земле.
В ходе исследования мы помещали лягушек в специальные герметичные банки, где содержание кислорода было примерно в десять раз ниже атмосферного – это предельный уровень, который животные могут пережить, и смотрели, как меняется их метаболизм
- Сергей Шеховцов, ведущий научный сотрудник сектора геногеографии Палеарктики, д.б.н.
Оказалось, что у чесночниц изменения в метаболизме слишком слабые, чтобы их вклад в выживание можно было назвать существенным. Лягушки при этом зимой не впадают в анабиоз. И хотя большую часть времени они проводят неподвижно, но сохраняют способность шевелиться и реагировать на внешние раздражители.
Можно предположить, что вместо активации других метаболических путей, гликолиза, как это происходит у сибирских лягушек, мы видим просто подавление метаболической активности. Стало меньше кислорода, организм может получить меньше энергии, соответственно и затраты ее максимально снижаются, что позволяет сохранять энергобаланс, необходимый для поддержания жизни.
- Сергей Шеховцов
Ученые допускают, что этими способами механизмы адаптации амфибий к недостатку кислорода не исчерпываются и дальнейшее изучение других видов покажет иные способы решения природой этой сложнейшей задачи.
Добытая информация имеет значение не только для биологов, но и для медицинской науки. Как известно, есть много заболеваний, связанных с ишемическими состояниями (локальное ограничение кровообращения, сопровождающееся в том числе гипоксией). И проведенные учеными исследования могут задать направление для работ по преодолению последствий ишемических стрессов для наших организмов.
Когда мы знаем, как с проблемой гипоксии справляются другие животные, становится понятнее, где надо искать решение, подходящее для человека.
- Сергей Шеховцов
Ученые сектора геногеографии Палеарктики не собираются ограничиваться в своей работе только амфибиями.
Мы продолжаем изучать зимовку разных организмов в условиях Севера, сейчас речь идет о некоторых рептилиях, а в планах еще и беспозвоночные.
- Сергей Шеховцов
Источник: пресс-служба Института цитологии и генетики СО РАН
