О том, как солнечные биологические часы победили приливно-отливные

Жизнь моллюска мидии полностью определяется циклом приливов и отливов. Но, несмотря на то что моллюску приходится менять свой метаболизм в соответствии с приливами и отливами, активность подавляющего большинства генов у мидии подчиняется всё же суточной смене дня и ночи.

Под водой мидии приоткрывают раковины и выставляют наружу концы сифонов, с помощью которых фильтруют планктон из воды. (Фото Alexander Semenov.)

Физиология большинства видов животных и растений привязана к циклической смене дня и ночи. Внутренние биологические часы согласованы со временем суток, а информацию о том, день сейчас или ночь, организм получает с помощью фоторецепторов. Но как тогда идут внутренние часы у животных, которые всю жизнь проводят во тьме и у которых есть дела поважнее, чем следить за солнцем?

Двустворчатый моллюск мидия обитает в приливно-отливной зоне, и колебания уровня воды в значительной мере определяют его физиологию. Когда море отступает, моллюск закрывает раковину и переходит в анаэробный режим обмена веществ, испытывая нехватку кислорода. В прилив мидия вновь получает возможность нормально дышать и питаться. Не логично ли предположить, что биологические часы мидии выставлены по режиму приливов и отливов, то есть по 12,4-часовому циклу? Смену дня и ночи моллюск вроде бы тоже может наблюдать, но он всё время проводит в раковине, да и приливы с отливами играют в его жизни намного бόльшую роль.

Исследователи из Университета Южной Калифорнии (США) решили узнать, в каком ритме «ходят» биологические часы мидии. Солидная доля наших генов подчиняется внутренним ритмическим колебаниям; по их активности можно сказать о том, который час на внутренних часах. В случае с мидией вполне можно было бы ожидать, что приливно-отливные изменения в физиологии повлекут за собой соответствующие перемены в периодической активности генов. Но, как с удивлением обнаружили исследователи, моллюск живёт по «солнечным часам», а не по «морским».

Эксперимент состоял из двух частей: сначала в аквариуме с мидиями устраивалась искусственная смена приливов и отливов, а потом дополнительно проверялась суточная активность генов у моллюсков, живущих в естественных условиях на морском побережье. Как пишут авторы в журнале PNAS, более 40% генома мидий проявляли периодические изменения активности, и 80–90% из этих «периодических» генов подчинялись суточному 24-часовому ритму. (Хотя какая-то доля генов отражала смену ритма приливов и отливов.)

В отличие от рыбы из подземных водоёмов, которая привязала свои биологические часы к пищевой активности, в этом смысле мидия оказалась устойчива к условиям среды. По словам исследователей, столь глубокое внедрение солнечных биологических часов в физиологию и генетику живых организмов отражает необычайную древность и принципиальную важность этого способа регуляции жизненной активности.

Подготовлено по материалам PhysOrg.

Источник

с,  активность,  организм,  море,  эксперимент,  Рыбы,  США 

14.09.2011, 1454 просмотра.