Ученые установили, что помогает амфибиям выживать в экстремальных условиях

Исследование механизмов выживания лягушек вида чесночница Палласа (Pelobates vespertinus), обитающих на территории Восточной Европы и Западной Сибири, в условиях длительного кислородного голодания во время зимовки, провел коллектив ученых из Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН, Института биологических проблем Севера ДВО РАН и Международного Томографического Центра СО РАН, сообщила 14 марта пресс-служба ИЦиГ СО РАН.

Результаты исследования были представлены в статье «Метаболическая стабильность чесночницы Палласа Pelobates vespertinus в условиях экстремальной гипоксии» (Metabolic stability of the Pallas’ spadefoot Pelobates vespertinus under extreme hypoxia), опубликованной в Journal of Comparative Physiology.

В предыдущем исследовании данный научный коллектив изучал механизмы адаптации к таким условиям у сибирской лягушки (Rana amurensis), зимующей в заморных водоемах, в воде которых к концу зимы практически нет кислорода.

Ученые тогда показали способность лягушек этого вида месяцами жить в этих условиях, сохраняя при этом двигательную активность. Они установили, что пережить зиму данным амфибиям помогают происходящие значительные изменения в метаболизме, в том числе повышение уровня глутатиона (внутриклеточный трипептид с антиоксидантными свойствами).

Новое исследование коллектива посвящено изучению способов, которые помогают чесночнице Палласа, зимующей не под водой, а глубоко в земле, справляться с длительным недостатком кислорода. Ведущий научный сотрудник сектора геногеографии Палеарктики ИЦиГ СО РАН, д. б. н. Сергей Шеховцов рассказал о проведенной работе:

«В ходе исследования мы помещали лягушек в специальные герметичные банки, где содержание кислорода было примерно в десять раз ниже атмосферного — это предельный уровень, который животные могут пережить, и смотрели, как меняется их метаболизм».

Ученые установили, что слабые изменения в метаболизме у чесночниц в этот период не могут вносить существенный вклад в их выживание. Лягушки зимой не впадают в анабиоз, но большую часть времени проводят неподвижно, сохраняя при этом способность шевелиться и реагировать на внешние раздражители.

«Можно предположить, что вместо активации других метаболических путей, гликолиза, как это происходит у сибирских лягушек, мы видим просто подавление метаболической активности, — пояснил Сергей Шеховцов. — Стало меньше кислорода, организм может получить меньше энергии, соответственно, и затраты ее максимально снижаются, что позволяет сохранять энергобаланс, необходимый для поддержания жизни».

Как считают исследователи, этим не исчерпываются механизмы адаптации амфибий к недостатку кислорода, поэтому для установления иных способов решения природой этой сложнейшей задачи, необходимо дальнейшее изучение других их видов.

Полученная коллективом научная информация важна не только биологам, но имеет значение и для медицины. Существует много заболеваний, сопровождающихся ишемическими состояниями (локальное ограничение кровообращения, вызывающее в том числе гипоксию органов). Поэтому данное исследование может стать полезным при разработке методов преодоления последствий ишемических стрессов в человеческом организме.

«Когда мы знаем, как с проблемой гипоксии справляются другие животные, становится понятнее, где надо искать решение, подходящее для человека», — подчеркнул Сергей Шеховцов.

Сотрудники сектора геногеографии Палеарктики не ограничатся в своих исследованиях амфибиями. «Мы продолжаем изучать зимовку разных организмов в условиях Севера, сейчас речь идет о некоторых рептилиях, а в планах еще и беспозвоночные», — подытожил свой рассказ ученый.