Американські біологи з'ясували, що восьминоги можуть змінювати у клітинах послідовність РНК, яка є молекулою-посередником між ДНК та білком, під впливом зміни температури води. Завдяки цьому вони швидко підлаштовують вироблення білків під умови середовища, що може захищати їхню нервову систему від коливань температури. Стаття опублікована в журналі Cell.
Octopus bimaculoides. Tom Kleindinst
Що дивного у цьому вмінні?
Білки, які виробляються у клітинах живих організмів та забезпечують їхнє функціонування, кодуються послідовністю нуклеотидів у ДНК. Зміни у ній, які допомагають пристосуватися до умов довкілля, зазвичай відбуваються повільно, передаючись у спадок нащадкам. Однак між геном та білком посередником виступає матрична РНК (мРНК). Вона передає інструкцію про структуру білка від ДНК, яка перебуває у ядрі клітини, до рибосом за межами ядра, що синтезують відповідний білок на основі наданої інструкції. У більшості організмів така мРНК не змінюється або ж зазнає лише легких змін, які не мають суттєвого впливу на структуру чи роботу вихідного білка.
Але у восьминогів та деяких інших головоногих молюсків спонтанні зміни в мРНК у нейронах спричиняють структурну зміну самих білків. Дотепер було невідомо, чому так відбувається, але досліди вчених з Лабораторії морської біології у Вудс-Гоул натякають, що так організми швидко пристосовуються до мінливого середовища, як-от температури води.
Навіщо восьминогам така здібність?
Науковці провели досліди з каліфорнійськими двоплямистими восьминогами (Octopus bimaculoides), яких почергово утримували в умовах теплої води температурою 22-24 градуси Цельсія та холодної, температурою 13-14 градусів Цельсія. З'ясувалося, РНК зазнає змін у приблизно третині місць, де вони можуть відбуватися, а це більш ніж 20 000 ділянок. Причому майже завжди їх спричиняло зниження температури води, і вкрай рідко — її збільшення. Зміни відбуваються доволі швидко, протягом кількох годин, а стабілізуються протягом чотирьох днів.
Багато білків, чия структура виявилася особливо чутливою до температури води, є критично важливими для роботи нервової системи. Наприклад, білок кінезин-1, який транспортує всередині клітин молекули, при холодній воді зазнавав змін, які вповільнюють його пересування вздовж мікротрубочок. Інший білок, синаптотагмін, який забезпечує комунікацію нейронів, теж зазнавав структурних змін, через які знижувалася його функціональність. Досліди показали, що у диких восьминогів відбувається таке ж редагування РНК при сезонних коливаннях температури води, як це продемонстрували лабораторні тварини. Вчені припускають, що такі зміни дозволяють восьминогам ефективніше використовувати ресурси у холодній воді та захищають нервову систему від коливань температури.