Sur la photo: Dissostichus mawsoni - l'un des plus grands représentants de la notothénie, peut peser jusqu'à 90 kilogrammes (photo de Chris Cheng et Paul Cziko).
Comment les poissons de l'Antarctique parviennent-ils non seulement à exister, mais aussi à vivre paisiblement à des températures proches du point de congélation de l'eau? Des scientifiques curieux recherchent la réponse à cette question délicate depuis de nombreuses années - un tel "non-gel" serait utile à l'humanité. Maintenant, les chercheurs américains ont décidé de se pencher sur la racine, à savoir, d'étudier les fonctions et les gènes de l'antigel biologique. Et le nouveau travail a conduit à une découverte précieuse
Des scientifiques de l'Université de l'Illinois ont entrepris d'examiner le génome de la légine antarctique (Dissostichus mawsoni) pour découvrir ce qui détermine sa fantastique endurance.
Les poissons du sous-ordre des Notothenioidei habitent les eaux glacées de l'océan Austral et représentent près de 90% de la biomasse halieutique de cette région. C'est pour cette raison que les généticiens les ont choisis comme sujets de test. La température des eaux locales est telle que tout le corps des habitants sous-marins aurait dû se transformer en glace. Cependant, cela ne se produit pas. Pourquoi?
Une étude approfondie des capacités inhabituelles des Nototéniens a commencé essentiellement dans les années cinquante du siècle dernier. Dans les années 1960, le professeur Arthur DeVries de l'Université de l'Illinois a pour la première fois isolé et décrit des «protéines antigel» qui lient les cristaux de glace dans le sang de poisson, l'empêchant de geler. L'organisme des habitants des grands fonds les produit par lui-même.
Il y a huit familles dans le sous-ordre des Notothenioidei, cinq d'entre elles vivent en Antarctique, vivent tranquillement à basse température (-2–4 ° C) et à haute teneur en oxygène (qui se dissout mieux dans l'eau froide et se transforme en formes hautement réactives nocives pour les tissus corporels).
Un groupe de généticiens dirigé par l'épouse de Devris, Chi-Hing "Christina" Cheng, a entrepris de découvrir la base génétique d'une endurance extrême.
«Ce travail était la première étude à grande échelle de toutes les fonctions biologiques des poissons vivant dans des eaux incroyablement froides de la naissance à la mort», explique Cheng.
Pour commencer, les scientifiques ont pris le contrôle étroit d'un représentant caractéristique du non-toténium - Dissostichus mawsoni. Christina et ses collègues voulaient savoir quels gènes sont les plus couramment exprimés dans la légine arctique. Pour ce faire, ils ont prélevé quatre échantillons de tissus: du cerveau, des ovaires, du foie et des reins (principal organe hématopoïétique du poisson)
Vidéo promotionelle:
A noter, il y a deux ans, les scientifiques ont constaté que le foie ne produisait presque pas les protéines nécessaires à l'adaptation. L'estomac et le pancréas exocrine travaillent beaucoup plus pour le bien des poissons.
Au début, les généticiens ont décidé que les poissons antarctiques auraient une expression très efficace de tous les gènes qui leur permettraient de survivre à de basses températures et à des niveaux d'oxygène élevés. Bien que l'option ait également été envisagée lorsque des tissus spécifiques produisent de grandes quantités de certaines protéines.
«Nous avons constaté que dans la grande majorité des cas, un groupe spécifique de gènes est à l'œuvre», dit Cheng. "Chaque tissu exprime tous les gènes possibles, mais ce très petit groupe de gènes cytoprotecteurs est exprimé en grand nombre dans tous les tissus."
Ensuite, les scientifiques ont comparé l'expression de gènes de D. mawsoni et de poissons sans rapport avec lui, vivant dans les eaux plus chaudes de l'océan mondial, et ont constaté que la plupart des gènes nécessaires aux poissons de l'Antarctique ne se manifestent presque pas chez d'autres espèces.
Parmi les séquences responsables de la production de certaines protéines en grande quantité (gènes régulés à la hausse), de nombreux gènes codent pour des protéines responsables de la réponse de l'organisme aux influences environnementales négatives. Les scientifiques ont dénombré jusqu'à 177 familles.
En particulier, de nombreux chaperons (protéines dont la fonction principale est de restaurer la structure tertiaire correcte des protéines endommagées) ont été découverts, et notamment des «protéines de choc thermique» qui protègent les cellules des températures extrêmes. Des ubiquitines, des protéines qui soutiennent la santé des cellules et marquent d'autres protéines avant la dégradation, étaient également présentes.
De plus, dans le génome de la légine antarctique, ces protéines se retrouvent de 3 à 300 fois plus souvent que dans ses «homologues» d'eau chaude, ce qui augmente également la résistance de l'organisme du poisson aux conditions extrêmes.
En ce moment, les scientifiques étudient les effets du changement climatique (augmentation de la température de l'eau) sur les espèces de poissons de l'Antarctique. Ils doivent savoir si D. mawsoni peut s'adapter à de nouvelles conditions. Après tout, si la légine antarctique disparaît, toutes les chaînes alimentaires de l'océan Austral en souffriront.
En savoir plus sur l'étude dans le communiqué de presse universitaire, dans l'article des auteurs de la découverte, publié dans PNAS. L'Université de l'Illinois a également préparé ce diaporama à des fins d'information.
Il est bien entendu trop tôt pour parler de l'application pratique des données obtenues au bénéfice des humains. Cette recherche est plus fondamentale qu'appliquée. Cependant, si les scientifiques après des années, à l'aide de nouvelles découvertes, seront en mesure de créer une sorte d'antigel spécial pour les mécanismes et les produits, ou (si vous en rêvez vraiment) d'améliorer la capacité de survivre à des températures basses d'une personne elle-même - personne ne le sait.