Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα έντομο που παράγει δική του θερμότητα σε συνθήκες ακραίου ψύχους

Νέα μελέτη επιστημόνων του Πανεπιστημίου Νορθγουέστερν στις ΗΠΑ δείχνει ότι αυτά τα μικρά, άπτερα έντομα, που κινούνται πάνω σε χιονισμένες επιφάνειες για να βρουν συντρόφους και να γεννήσουν τα αυγά τους, διαθέτουν έναν εντυπωσιακό συνδυασμό βιολογικών μηχανισμών για να αντέχουν στο κρύο, αναφέρει το Science Daily.

Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Current Biology, οι χιονόμυγες μπορούν όχι μόνο να παραμένουν ενεργές σε θερμοκρασίες έως και -6 βαθμούς Κελσίου, αλλά και να παράγουν οι ίδιες θερμότητα, κατά τρόπο που θυμίζει τα θηλαστικά. Παράλληλα, παράγουν και αντιψυκτικές πρωτεΐνες, παρόμοιες με εκείνες που έχουν εντοπιστεί σε ψάρια της Αρκτικής.

Το εύρημα προσφέρει νέα εικόνα για το πώς η ζωή προσαρμόζεται σε ακραία περιβάλλοντα, ενώ θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμο και για μελλοντικές εφαρμογές στην προστασία κυττάρων, ιστών και υλικών από βλάβες που προκαλεί το ψύχος.

Αντιψυκτικές πρωτεΐνες

Για να κατανοήσουν πώς επιβιώνουν αυτά τα έντομα σε τόσο σκληρές συνθήκες, οι ερευνητές μελέτησαν αρχικά το γενετικό τους υλικό. Η ομάδα προχώρησε, όπως αναφέρεται, στην πρώτη πλήρη αλληλούχιση του γονιδιώματος της χιονόμυγας και το συνέκρινε με συγγενικά έντομα που δεν έχουν προσαρμοστεί στο κρύο. Παράλληλα, ανέλυσε και το RNA, ώστε να εντοπίσει ποια γονίδια ενεργοποιούνται ειδικά για την επιβίωση σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν.

Τα αποτελέσματα επιφύλασσαν εκπλήξεις. Πολλά από τα ενεργά γονίδια δεν αντιστοιχούσαν εύκολα σε γνωστές βάσεις δεδομένων, ώσπου η περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι σχετίζονται με την παραγωγή αντιψυκτικών πρωτεϊνών. Οι πρωτεΐνες αυτές προσκολλώνται στους κρυστάλλους πάγου και εμποδίζουν την ανάπτυξή τους, προστατεύοντας έτσι τα κύτταρα από ζημιές κατά την έκθεση στο ψύχος.

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν επίσης ότι ορισμένες από αυτές τις πρωτεΐνες παρουσιάζουν δομική συγγένεια με αντίστοιχες πρωτεΐνες ψαριών της Αρκτικής, κάτι που υποδηλώνει ότι η εξέλιξη μπορεί να κατέληξε σε παρόμοιες λύσεις απέναντι στο ίδιο πρόβλημα.

Παράγουν δική τους θερμότητα

Ωστόσο, οι χιονόμυγες δεν φαίνεται να αρκούνται μόνο σε αυτή την άμυνα. Η ερευνητική ομάδα εντόπισε και γονίδια που συνδέονται με τη χρήση ενέργειας και με κυτταρικές διαδικασίες παραγωγής θερμότητας. Αυτό οδήγησε στο συμπέρασμα ότι τα έντομα αυτά όχι απλά αντέχουν το ψύχος, αλλά παράγουν και δική τους θερμότητα.

Για να το επιβεβαιώσουν, οι επιστήμονες μέτρησαν την εσωτερική θερμοκρασία των εντόμων ενώ μείωναν σταδιακά τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Όπως διαπίστωσαν, οι χιονόμυγες παρέμεναν σταθερά ελαφρώς θερμότερες από ό,τι θα αναμενόταν, κατά μερικούς βαθμούς Κελσίου σε σχέση με άλλα έντομα. Σε αντίθεση με μέλισσες ή νυχτοπεταλούδες, δεν βρέθηκαν ενδείξεις ότι παράγουν θερμότητα μέσω μυϊκού τρέμουλου. Η θερμότητα φαίνεται να παράγεται σε κυτταρικό επίπεδο, πιο κοντά στον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν τα θηλαστικά ή ακόμη και ορισμένα φυτά.

Δεν καταλαβαίνουν πόνο από το ψύχος

Παράλληλα, η μελέτη δείχνει ότι οι χιονόμυγες είναι και λιγότερο ευαίσθητες στις επώδυνες επιπτώσεις του ακραίου ψύχους. Οι περισσότεροι άνθρωποι νιώθουν ένα έντονο «τσίμπημα» όταν αγγίζουν πάγο ή κρύο μέταλλο. Αυτή η αίσθηση πόνου προκαλείται από αντιδραστικά μόρια στα κύτταρα που σηματοδοτούν στο σώμα να αποφύγει τον κίνδυνο. Στις χιονόμυγες, αυτή η αντίδραση είναι σημαντικά μειωμένη.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μια βασική αισθητηριακή πρωτεΐνη, η οποία εμπλέκεται στην ανίχνευση επιβλαβών ερεθισμάτων, είναι πολύ λιγότερο δραστήρια σε αυτά τα έντομα απ’ ό,τι σε κουνούπια και φρουτόμυγες. Αυτό τους επιτρέπει να αντέχουν μεγαλύτερα επίπεδα στρες που σχετίζεται με το ψύχος και να συνεχίζουν να λειτουργούν εκεί όπου τα περισσότερα άλλα είδη θα κατέρρεαν.

Η επόμενη φάση της έρευνας θα επικεντρωθεί στο πώς ακριβώς παράγεται αυτή η θερμότητα σε κυτταρικό επίπεδο και στο πλήρες φάσμα των αντιψυκτικών πρωτεϊνών που παράγουν τα έντομα αυτά.