Коллектив сотрудников Института цитологии и генетики СО РАН, Института биологических проблем Севера ДВО РАН (Магадан) и Международного томографического центра СО РАН (Новосибирск) изучил, как организмы чесночниц Палласа (Pelobates vespertinus) — вида лягушек, обитающего на территории Восточной Европы и, частично, Западной Сибири — справляются с длительным кислородным голоданием во время зимовки. Знание о механизмах компенсации гипоксии важно, как для биологии, так и в медицинских целях. Исследование проводилось на средства гранта Российского научного фонда № 21-74-20050. Результаты работы опубликованы в Journal of Comparative Physiology.

Ранее этот коллектив уже изучал схожие механизмы адаптации у другой амфибии — сибирской лягушки (Rana amurensis), которая проводит зиму в заморных водоёмах, где к концу зимы в воде практически не остаётся кислорода. Профессор Д.И. Берман с соавторами показали, что лягушки не только месяцами способны жить в этих условиях, но даже сохраняют двигательную активность. Как выяснили учёные, пережить зиму им помогают серьёзные изменения в метаболизме (повышение уровня глутатиона и др.).

В новом исследовании изучено, как справляется с длительным недостатком кислорода чесночница Палласа, которая проводит зиму не под водой, а глубоко в земле. «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», — рассказал ведущий научный сотрудник сектора геногеографии Палеарктики доктор биологических наук Сергей Шеховцов.

Оказалось, что у чесночниц изменения в метаболизме слишком слабые, чтобы их вклад в выживание можно было назвать существенным. Лягушки при этом зимой не впадают в анабиоз. И хотя большую часть времени они проводят неподвижно, но сохраняют 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. Стало меньше кислорода, организм может получить меньше энергии, соответственно, и затраты её максимально снижаются, что позволяет сохранять энергобаланс, необходимый для поддержания жизни», — объяснил Сергей Шеховцов.

Исследователи допускают, что этими способами механизмы адаптации амфибий к недостатку кислорода не исчерпываются, и дальнейшее изучение других видов покажет иные способы решения природой этой сложнейшей задачи.

Добытая информация имеет значение не только для биологов, но и для медицинской науки. Как известно, есть много заболеваний, связанных с ишемическими состояниями (локальное ограничение кровообращения, сопровождающееся в том числе гипоксией). Проведённые исследования могут задать направление для работ по преодолению последствий ишемических стрессов для наших организмов. «Когда мы знаем, как с проблемой гипоксии справляются другие животные, становится понятнее, где надо искать решение, подходящее для человека», — подчеркнул исследователь.

Учёные сектора геногеографии Палеарктики не собираются ограничиваться в своей работе только амфибиями. По словам Сергея Шеховцова, они продолжают изучать зимовку разных организмов в условиях Севера, сейчас речь идёт о некоторых рептилиях, а в планах ещё и беспозвоночные.

Источник: пресс-служба ИЦиГ СО РАН.