Máu chống đông giúp cá gọi là notothenioids sống sót trong vùng nước Nam Cực băng giá. Mặt trái là các tinh thể băng trong máu của chúng don tan chảy khi nhiệt độ ấm lên.
Tín dụng hình ảnh: Paul A. Cziko thông qua Đại học Oregon
Protein liên kết nhanh chóng với các tinh thể băng vào cơ thể của các loài cá notothenioid ở Nam Cực để ăn mòn băng. Nhưng các protein bám vào và sau đó ngăn các tinh thể băng tan chảy trong vùng nước mùa hè ấm hơn, Paul Cziko, một sinh viên tiến sĩ tại Viện Sinh thái và Tiến hóa của Đại học Oregon. Cziko nói:
Chúng tôi đã phát hiện ra những gì dường như là hậu quả không mong muốn của sự tiến hóa của protein chống đông ở các loài cá notothenioid ở Nam Cực. Những gì chúng tôi tìm thấy là các protein chống đông cũng ngăn chặn các tinh thể băng bên trong tan chảy. Đó là, chúng là protein chống tan chảy, là tốt.
Tín dụng hình ảnh: Paul A. Cziko thông qua Đại học Oregon
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi chúng làm ấm cá đến nhiệt độ trên điểm nóng chảy dự kiến, một số băng vẫn còn bên trong cơ thể chúng. Băng không tan chảy trong điều kiện như vậy được định nghĩa là quá nóng.
Tiếp theo, họ đã thử nghiệm các loài cá hoang dã ở Nam Cực khi nước biển thường đóng băng đã ấm lên đôi chút trong mùa hè và họ thấy rằng băng vẫn còn bên trong những con cá này.
Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các protein chống đông và thấy rằng các protein thiết yếu này, ngược lại, chịu trách nhiệm cho hiệu ứng quá nhiệt này.
Đồng tác giả Chi-Hing Thanh Christina Christina Cheng là giáo sư sinh học động vật tại Đại học Illinois. Cô ấy nói:
Khám phá của chúng tôi có thể là ví dụ đầu tiên về quá nhiệt băng trong tự nhiên.
Trong trường hợp này, băng bên trong những con cá này không tan chảy ở nhiệt độ ít nhất 1 C (1,8 F) trên điểm nóng chảy dự kiến của nó.
Lá lách băng giá
Để xem liệu băng cá của cá có thể tan chảy hay không, Cziko, với sự giúp đỡ của các thợ lặn khác, đã đặt và duy trì bộ ghi nhiệt độ trong môi trường sống của cá băng giá ở một trong những môi trường biển xa nhất và lạnh lẽo nhất thế giới. McMurdo Sound, Nam Cực.
Tín dụng hình ảnh: Paul A. Cziko thông qua Đại học Oregon
Kỷ lục nhiệt độ nước chưa từng có trong 11 năm tại địa điểm này bằng một nửa hoặc toàn bộ tuổi thọ của các loài cá được sử dụng trong nghiên cứu.
Trong khoảng thời gian đó, nhiệt độ nước thay đổi chỉ hơn 3 F và không bao giờ đạt đến nhiệt độ sẽ vượt qua quá trình làm nóng băng do protein chống đông để loại bỏ hoàn toàn nước đá từ bên trong cá.
Các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng sự tích tụ băng bên trong cá gây ra hậu quả sinh lý bất lợi. Nhưng, bây giờ, họ không biết họ có thể là gì.
Nếu con cá được định sẵn để mang các tinh thể băng trong suốt cuộc đời của chúng, Cheng nói, có thể hình dung rằng các hạt băng có thể cản trở các mao mạch nhỏ hoặc kích hoạt các phản ứng viêm không mong muốn. Cziko ví mối đe dọa tiềm tàng đối với những nguy hiểm do amiăng gây ra trong phổi hoặc cục máu đông trong não. Anh nói:
Do phần lớn băng tích tụ trong cá lách, chúng tôi nghĩ rằng có thể có một cơ chế để làm sạch băng khỏi lưu thông.
Đây chỉ là một phần nữa trong câu đố làm thế nào notothenioids thống trị đại dương quanh Nam Cực. Đây cũng là một vấn đề về sự tiến hóa. Đó là, thích ứng là một câu chuyện về sự đánh đổi và thỏa hiệp. Mỗi sự đổi mới tiến hóa tốt có thể đi kèm với một số tác động xấu, ngoài ý muốn.
Clive W. Evans của Đại học Auckland ở New Zealand và Arthur DeVries, giáo sư danh dự về sinh học động vật tại Đại học Illinois tại Urbana-Champaign, là đồng tác giả của bài báo mới trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia. Bộ phận các chương trình phân cực của Quỹ Khoa học Quốc gia hỗ trợ nghiên cứu.