Сотрудники лаборатории геохимии углерода Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) совместно с учеными биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова исследовали перестройку пищеварительной системы и кожи в период метаморфического климакса лягушек. Полученные результаты применимы не только для фундаментальной биологии (развитие, адаптация), но и для прикладных задач — например, для оценки влияния антропогенных факторов или для разработки мер по охране видов.
Соотношение стабильных изотопов углерода в тканях и органах лягушек в постлавральный период онтогенеза, значения изотопных отношений углерода органов и тканей служат мерой их вклада в текущий изотопный гомеостаз организма. Сходство углеродных подписей организма и его диеты может служить показателем самодостаточности и системной автономности организма, – комментирует главный научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН, доктор технических наук Вячеслав Севастьянов.
Актуальность таких исследований действительно высока — и вот почему. Масс-спектрометрия позволяет с высокой точностью измерять соотношение изотопов углерода (¹³С/¹²С), и в случае с лягушками на разных стадиях развития (личинка, метаморфоз, ювенильный период) этот метод даёт очень ценную информацию. Изучая соотношения δ¹³C в разных органах на разных стадиях, можно проследить изменения изотопного состава углерода вновь формирующихся компонентов органов лягушек по мере их роста на различных этапах преобразования личинок и у растущих ювенильных лягушек.
Травяных лягушек отлавливали в конце сентября в Истринском районе Московской области в период их массовой миграции к местам зимовки. Поскольку базовые механизмы биологического фракционирования изотопов осуществляются при биохимических превращениях веществ, следует полагать, что уровень сегрегации изотопов, в том числе стабильных изотопов углерода, специфичен для органов. Было показано, что δ13C большинства органов существенно не изменяется. Однако печень обогащается тяжелым изотопом углерода, что указывает на то, что метаморфическое преобразование органов может сопровождаться фракционированием изотопов углерода. За три года быстрого роста лягушек костная ткань, кожа, хрусталик и мозг обогащаются, а гонады обедняются тяжелым изотопом углерода. Изотопные характеристики мышечной ткани и миокарда не различаются и не изменяются у растущих лягушек.
Сочетание масс-спектрометрии с изучением разных стадий развития амфибий даёт мощный инструмент для интегральной оценки их биологии: как питание, метаболизм и структурные перестройки влияют на обмен веществ, как меняется трофическая роль на разных этапах жизни.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Биофизика».
Изображения: ГЕОХИ РАН
Источник: Минобрнауки России
