Ученые объяснили, почему обитающие в ледяных водах Антарктики рыбы не замерзают

Экстремальные условия жизни ставят её на предел, тем не менее, было обнаружено множество необычных экстремофилов в самых суровых уголках Земли. В Антарктиде вода может опускаться значительно ниже нуля, так как же жизнь вообще может существовать здесь? И, кстати, почему вода не замерзает?

Лёд образуется, когда низкие температуры замедляют движение молекул и формируют твёрдую кристаллическую структуру, точка невозврата которой для воды — 0°C. Этот порог может меняться из-за явления, известного как понижение точки замерзания, которое объясняет всё: от того, почему морская вода остаётся жидкой при температуре ниже нуля, до того, почему мороженое остаётся мягким при температуре ниже нуля.

Порог формирования этой кристаллической структуры может снизиться при добавлении небольшого количества чего-либо ещё, например, соли или спирта в воду, или меди в расплавленное серебро. Именно поэтому температура замерзания солёной воды составляет около -1,8°C.

Лёд действительно образуется в морской воде, но по мере образования он становится плотнее, в результате чего солёная вода опускается с поверхности, прежде чем остынет достаточно, чтобы замерзнуть. Это означает, что для образования чего-то твёрдого, например, шельфовых ледников, которыми питаются белые медведи, необходимо, чтобы поверхность воды остыла до нужной температуры, чтобы замерзнуть. Это также известно как хороший день для белых медведей.

Этот лёд, конечно, хорош для животных на поверхности, но как насчёт инопланетян, скрывающихся в ледяных солёных глубинах Антарктиды? Здесь можно встретить ледяных рыб, которые, кажется, бросают вызов биологии, процветая в гнёздах по 60 миллионов особей. Мы обнаружили их под шельфовым ледником Фильхнера на юге антарктического моря Уэдделла, где находится крупнейшая в мире известная на сегодняшний день акватория для нереста рыб.

В их жилах не течёт солёная вода, так почему же ледяная рыба не замерзает? Они защищены от замерзания, поскольку вырабатывают в крови большое количество антифризных белков (АФП). Это означает, что если внутри их тела попытается сформироваться кристалл льда, АФП свяжутся с ним и препятствуют его росту.

Итак, кристаллов не было, но это не единственное испытание, которое пришлось преодолеть ледяной рыбе, чтобы выжить в ледяном Южном океане. Как рассказал биолог и писатель Шон Б. Кэрролл, ещё одна очень странная особенность их крови видна невооружённым глазом.

«Если разрезать практически любую знакомую рыбу, можно увидеть красную кровь, потому что она есть у животных с позвоночником, и она есть у них уже почти 500 миллионов лет на этой планете», — сказал он. «Если разрезать ледяную рыбу, её кровь бесцветна, потому что она избавилась от эритроцитов. А причина, по которой они избавились от эритроцитов, заключается в том, что низкие температуры делают их кровь слишком вязкой».

Ледяные рыбы — единственные известные позвоночные, у которых в крови отсутствует гемоглобин, переносящий кислород (те самые эритроциты, о которых упоминал Кэрролл), но это дорого обходится. Хотя мы с вами без них погибли бы, они могут существовать благодаря высокой концентрации растворенного кислорода в их среде обитания. Однако это не очень выгодная замена, поскольку их кровь содержит в десять раз меньше кислорода, чем кровь краснокровой рыбы. Это означает, что им приходится поддерживать высокий объём крови и иметь очень большой сердечный выброс, что требует больших энергетических затрат. Так что, эти рыбы-экстремофилы — не просто для красоты, но выглядят они невероятно круто.