پروتئین های اختصاصی در ماهی های قطب جنوب (ضد یخ و ضد ذوب)

پروتئین های ضد یخ مخصوص در خون گونه های متعددی از ماهی های قطب جنوب به کریستال های یخ متصل شده و از یخ زدن کامل موجود جلوگیری می کند

محققان گزارش کرده اند که ماهی های قطب جنوب که از پروتئین های ضد یخ خود برای زنده ماندن در اقیانوس یخ زده جنوب استفاده می کنند از اثرات جانبی این پروتئین ها رنج می برند. کریستال های یخ متصل به پروتئین که در بدن آن ها تجمع می یابد حتی با بالا رفتن دمای آب ذوب نمی شوند.

این یافته در مجله Proceedings of National Academy of Science به چاپ رسیده است.

دکتر Paul Cziko از دانشگاه Oregon می گوید:

” ما چیزی را که به نظر می رسد نتیجه نامطلوب تکامل پروتئین های ضد یخ  در ماهی های notothenioid قطب جنوب است کشف کرده ایم. ما متوجه شدیم که پروتئین های ضد یخ همچنین از ذوب شدن کریستال های یخ درون بدن نیز جلوگیری می کنند، بدین معنی که آنها پروتئین های ضد ذوب هم می باشند.”

پنج خانواده از ماهی های notothenioid در اقیانوس قطب جنوب زندگی می کنند. توانایی این گونه برای زندگی در آب دریای یخ زده بسیار قابل توجه است به گونه ای که ۹۰ درصد تنوع زیستی ماهی های این منطقه را تشکیل می دهد.

پروفسور Arthur DeVries، پروتئین های ضد یخ را در ماهی های notothenioid قطب جنوب در اواخر دهه ۱۹۶۰ کشف کرد و اولین کسی بود که شرح داد چگونه پروتئین ها به کریستال های یخ در خون متصل می شوند تا از یخ زدن کامل ماهی ها جلوگیری کنند.

در تحقیقی جدید، این گروه ذوب شدن کریستال های یخ متصل به پروتئین درون بدن ماهی ها را هنگام گرم شدن، مورد بررسی قرار دادند. هنگامی که محققان ماهی ها را به اندازه نقطه ذوب شدن گرم کردند، بعضی از کریستال های یخ درون بدن ذوب نشدند. یخی که در دمای ذوب شدن طبیعی خود ذوب نشود به عنوان فوق گرم (superheated) شناخته می شود.

محققان همچنین کریستال های یخ  را در ماهی های notothenioid  آب های گرم تر این ناحیه یافتند. با آزمایش پروتئین های ضد یخ در آزمایشگاه، گروه تحقیقاتی متوجه شدند که این پروتئین ها همچنین مسئول مهار ذوب شدن کریستال های یخ درون ماهی ها نیز می باشند.

پروفسور Chi-Hing Cheng می گوید:

” کشف ما ممکن است اولین مثال یخ فوق گرم در طبیعت باشد.”

دکتر Cziko یک دستگاه ثبت دما را در قطب جنوب که یکی از سرد ترین نقاط روی کره زمین است نصب نموده، این دستگاه دمای آب اقیانوس را که محل زندگی ماهی های  notothenioid  است برای مدت ۱۱ سال ثبت کرده است.

محققان حدس می زنند که تجمع یخ درون بدن ماهی ها می تواند نتایج فیزیولوژیک نامطلوبی داشته باشد اما هنوز هیچ گزارشی در این مورد ثبت نشده است. دکتر Cheng می گوید:

” اگر ماهی ها مجبور به حمل کریستال های یخ در طول زندگی خود باشند، قابل تصور است که ذرات یخ می توانند مویرگ های کوچک را مسدود کرده و یا پاسخ های التهابی نامطلوب را راه بیاندازند.”

دکتر Cziko این تاثیر را مشابه اثر آزبست در ریه یا لخته های خون در مغز می داند. او می گوید:

” از آنجایی که بیشتر یخ در طحال ماهی ها جمع می شود، حدس می زنیم که مکانیسم خاصی برای حذف یخ از جریان خون وجود داشته باشد. این تنها قطعه دیگری از پازلی است که نشان می دهد ماهی های notothenioid چگونه در آب یخ زده اقیانوس جنوب زندگی می کنند. این یافته همچنین روشن می سازد که سازگاری با محیط در نتیجه داد و ستد و مدارا می باشد. هر نوآوری تکاملی ممکن است به همراه یک تاثیر منفی ناخواسته باشد.”

منبع: PNAS