Na foto: Dissostichus mawsoni - um dos maiores representantes das Nototheniaceae, pode pesar até 90 quilos (foto de Chris Cheng e Paul Cziko).
Como os peixes antárticos conseguem não apenas existir, mas também viver pacificamente em temperaturas próximas ao ponto de congelamento da água? Cientistas curiosos vêm procurando a resposta para esta pergunta complicada há muitos anos - tal "não congelamento" seria útil para a humanidade. Agora, os pesquisadores americanos decidiram olhar para a raiz, ou seja, estudar as funções e genes do anticongelante biológico. E o novo trabalho levou a uma descoberta valiosa
Cientistas da Universidade de Illinois se comprometeram a examinar o genoma da marlonga negra (Dissostichus mawsoni) para descobrir o que determina sua fantástica resistência.
Peixes da subordem Notothenioidei habitam as águas geladas do Oceano Antártico e respondem por quase 90% da biomassa de peixes da região. É por esta razão que os geneticistas os escolheram como cobaias. A temperatura das águas locais é tal que todo o corpo dos habitantes subaquáticos deveria ter se transformado em gelo. No entanto, isso não acontece. Por quê?
Um estudo cuidadoso das habilidades incomuns dos nototenianos começou essencialmente na década de 1950 do século passado. Na década de 1960, o professor Arthur DeVries, da Universidade de Illinois, primeiro isolou e descreveu "proteínas anticongelantes" que se ligam aos cristais de gelo no sangue dos peixes, impedindo-o de congelar. O organismo dos habitantes do fundo do mar os produz por si mesmo.
Existem oito famílias na subordem Notothenioidei, cinco delas vivem na Antártica, vivendo tranquilamente a baixas temperaturas (-2–4 ° C) e alto teor de oxigênio (que se dissolve melhor em água fria e se transforma em formas altamente reativas prejudiciais aos tecidos do corpo).
Um grupo de geneticistas liderado pela esposa de Devris, Chi-Hing "Christina" Cheng começou a descobrir a base genética para resistência extrema.
“Este trabalho foi o primeiro estudo em grande escala de todas as funções biológicas dos peixes que vivem em águas incrivelmente frias, desde o nascimento até a morte”, disse Cheng.
Para começar, os cientistas controlaram de perto um representante característico do não-tênio - Dissostichus mawsoni. Christina e seus colegas queriam descobrir quais genes são mais comumente expressos na marlonga negra do Ártico. Para fazer isso, eles coletaram quatro amostras de tecido: do cérebro, ovários, fígado e rim (o principal órgão hematopoiético dos peixes)
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Observe, há dois anos, os cientistas descobriram que o fígado quase não produz as proteínas necessárias para a adaptação. O estômago e o pâncreas exócrino trabalham muito mais para o bem dos peixes.
No início, os geneticistas decidiram que os peixes antárticos teriam uma expressão altamente eficiente de todos os genes que os capacitariam a sobreviver em baixas temperaturas e alto teor de oxigênio. Embora a opção também tenha sido considerada quando tecidos específicos produzem grandes quantidades de certas proteínas.
“Descobrimos que, na grande maioria dos casos, um grupo específico de genes está em ação”, diz Cheng. "Cada tecido expressa todos os genes possíveis, mas aquele grupo muito pequeno de genes citoprotetores é expresso em grande número em todos os tecidos."
Em seguida, os cientistas compararam a expressão de genes de D. mawsoni e peixes não relacionados a ele, que vivem nas águas mais quentes do Oceano Mundial, e descobriram que a maioria dos genes necessários aos peixes antárticos quase não se manifestam em outras espécies.
Entre as sequências responsáveis pela produção de certas proteínas em grande número (genes regulados positivamente), muitos genes foram encontrados que codificam proteínas responsáveis pela resposta do corpo a influências ambientais negativas. Os cientistas contaram até 177 famílias.
Em particular, uma variedade de chaperones (proteínas cuja função principal é restaurar a estrutura terciária correta das proteínas danificadas) foram encontrados, e especialmente "proteínas de choque térmico" que protegem as células de temperaturas extremas. Também estavam presentes as ubiquitinas, proteínas que sustentam a saúde celular e marcam outras proteínas antes da degradação.
Além disso, no genoma da marlonga antártica, essas proteínas são encontradas 3 a 300 vezes mais do que em suas "contrapartes" de água quente, o que também aumenta a resistência do organismo dos peixes a condições extremas.
No momento, os cientistas estão estudando o efeito das mudanças climáticas (aumento da temperatura da água) nas espécies de peixes da Antártica. Eles têm que descobrir se D. mawsoni pode se adaptar às novas condições. Afinal, se a marlonga negra da Antártica for extinta, todas as cadeias alimentares do Oceano Antártico serão afetadas.
Leia mais sobre o estudo no comunicado da universidade, no artigo dos autores da descoberta, publicado no PNAS. A Universidade de Illinois também preparou esta apresentação de slides para fins informativos.
É claro que é muito cedo para falar sobre a aplicação prática dos dados obtidos para o benefício dos humanos. Essa pesquisa é mais fundamental do que aplicada. No entanto, se os cientistas depois de anos, com a ajuda de novas descobertas, serão capazes de criar algum tipo de anticongelante especial para mecanismos e produtos, ou (se você realmente sonha com isso), melhorar a capacidade de sobrevivência de uma pessoa em baixas temperaturas - ninguém sabe.
