SA: ученые раскрыли секрет выживания антарктических червей в ледяной воде

Похоже, некоторые морские черви выживают в смертельно опасной ледяной воде, вступая в отношения с бактериями, которые вырабатывают своего рода естественный антифриз. Эти бактерии в конечном итоге поселяются внутри червей и в ответ на гостеприимство выделяют белковые вещества, защищающие от ледяной температуры воды.

По словам группы исследователей, стоящей за исследованием и состоящей из ученых из нескольких институтов Италии, это важный шаг вперед в нашем понимании взаимоотношений между микробами и организмами, с которыми у них существует взаимовыгодная связь.

«Многоклеточные организмы в океанах живут в тесной связи со своими микробиомами, которые обеспечивают их хозяевам ключевые функции, включая снабжение питательными веществами, защитные механизмы и даже дополнительные метаболические пути», — пишут исследователи в опубликованной в журнале Science Advances статье.

Команда посетила несколько прибрежных районов Антарктиды, чтобы собрать образцы осадка, и обнаружила трех червей: полихет (Leitoscoloplos geminus, Aphelochaeta palmeri и Aglaophamus trissophyllus). Средняя температура воды была на 1 °C ниже нуля, слишком холодно для того, чтобы эти черви могли выжить самостоятельно.

На помощь приходят бактерии Meiothermus и Anoxybacillus , которые борются с замерзанием изнутри червей.

В частности, белки этих бактерий вырабатывают химические вещества пролин и гликоль, которые понижают температуру замерзания их внутренних жидкостей, предотвращая образование льда внутри их клеток, подобно тому, как антифриз образует его внутри жидкостей. 

Другие существа в этих экстремальных условиях могут сами вырабатывать подобные антифризные белки, например, ледяная рыба. Похоже, что этим червям нужна небольшая симбиотическая помощь от местных бактерий.

«Эти результаты свидетельствуют о том, что основные бактериальные члены антарктических полихет определяются биологическими взаимодействиями между хозяевами и ассоциированными бактериями», — пишут исследователи.

Исследователи полагают, что эта связь существует уже очень давно — возможно, помогая этим видам обосноваться в Антарктиде — с поколениями этих морских червей, передающих бактерии из поколения в поколение. Однако для подтверждения этого потребуются дополнительные исследования.

Что касается того, как можно применить эти новые знания, то одной из областей, где они могут быть использованы, является область криоконсервации: сохранение клеток в сохранности, но живыми при низких температурах. Конечно, это также дает нам свежий взгляд на хрупкий баланс морской жизни в Антарктиде, баланс, который продолжает подвергаться угрозе из-за повышения температуры.

Мы знаем, что жизнь в таких условиях подразумевает различные виды адаптации, позволяющие максимально эффективно использовать имеющиеся ресурсы и бороться с условиями, которые в противном случае сделали бы жизнь в ледяных пустынях невозможной.

«Результаты этого исследования открывают более широкие перспективы в понимании механизмов адаптации и криорезистентности морских беспозвоночных, опосредованных ассоциированными бактериями», — пишут исследователи.