Mustekalat voivat sopeutua lämpötilan muutoksiin säätämällä geneettistä koodiaan muuttamaan niiden hermosoluissa muodostuvia proteiineja.
Aiemmat
tutkimukset ovat osoittaneet, että pääjalkaisilla, kuten kalmarilla ja mustekaloilla
on vertaansa vailla oleva kyky muokata RNA:taan. Nämä
"lähettiläs"-molekyylit kuljettavat kopion geneettisistä ohjeista
DNA:sta solun osiin, joissa valmistetaan proteiineja. Mutta oli epäselvää,
miksi eläimet tekevät niin tai mitä vaikutuksia sillä on.
Joshua
Rosenthal Marine Biological Laboratoryssa Woods Holessa, Massachusettsissa, ja
hänen kollegansa testasivat, kuinka Kalifornian kaksipistemustekalat (Octopus
bimaculoides) reagoivat veden lämpötilan muutoksiin säiliöissä.
He siirsivät
lämpötilaa asteittain noin 13 °C:seen (55 °F) yhdelle ryhmälle ja 22 °C:seen
(72 °F) toiselle ryhmälle. Kylmemmän säiliön mustekalat tekivät yli 13 000 muokkausta
RNA:hansa, mikä johti muutoksiin tuloksena olevissa proteiineissa.
"On
houkuttelevaa ajatella, että ne tekevät tämän sopeutuakseen muuttuneeseen
ympäristöön, ja tässä osoitamme, että ne voivat tehdä niin ainakin yhteen
ympäristöolosuhteisiin eli lämpötilaan", Rosenthal sanoo.
Monilla
eläimillä, niin kuin ihmisilläkin on entsyymejä, jotka voivat vaihtaa kirjaimia
RNA:ssa muuttaakseen näitä ohjeita. Useimmilla eläimillä useimmat muokkaukset
kuitenkin tapahtuvat ei-koodaamassaan RNA:ssa – toisin sanoen RNA:ssa, jota ei
muunneta proteiiniksi. Nämä muokkaukset voivat silti olla hyödyllisiä muilla
tavoilla; ne voivat esimerkiksi vaikuttaa siihen, miten immuunijärjestelmämme
solut kehittyvät tai aktivoituvat.
"Mielenkiintoista
pääjalkaisissa on se, että ne koodaavat uudelleen proteiineja suuruusluokkaa,
joka on paljon suurempi kuin mikään muu laji tai mikään muu tuntemamme
eläinperhe", sanoo Eli Eisenberg Tel Avivin yliopistosta Israelista, joka
myös työskenteli tutkimuksessa. Hänen mukaansa syytä tähän ei ole täysin
tiedossa.
Kaksi
proteiineista, jotka muuttuivat merkittävästi lämpötilan vaikutuksesta, olivat
kinesiini-1 ja synaptotagmiini, jotka molemmat ovat kriittisiä hermoston
toiminnalle.
Kinesiini-1 on
vastuussa kemiallisten aineiden kuljettamisesta pitkien mikrotubulusten läpi
neuronien sisällä, jotka voivat ulottua metrin pituisiksi. Matkustaessaan
kinesiinit näyttävät kävelevän pienillä jaloilla. RNA-muokkaus muutti osaa
kinesiinin "jalassa", jossa se yhdistyy mikrotubuluksiin, jolloin se
kulkee hitaammin alemmissa lämpötiloissa.
Synaptotagmiinia
löytyy synapseiksi kutsuttujen neuronien välisistä yhteyksistä, joissa se
havaitsee kalsiumtasot ja laukaisee kemiallisten viestien vapautumisen solusta
toiseen. RNA-muokkaus aiheutti synaptotagmiiniproteiineilla alhaisemman affiniteetin
kalsiumiin alhaisemmissa lämpötiloissa.
Eisenberg
sanoo, että on liian aikaista tietää, kuinka nämä muutokset voisivat saada
mustekalat paremmin sopeutumaan kylmään. "Tuhannet proteiinit eroavat
toisistaan kylmässä ja lämpimässä, joten on hyvin monimutkaista ymmärtää,
kuinka ne kaikki toimivat yhdessä antamaan mustekalalle sietokykyä lämpötilan
muutoksille."
Tutkijoiden
mielestä muutosten tapahtumisaikataulu viittaa kuitenkin siihen, että nämä
muutokset sopivat paremmin vuodenaikojen lämpötilaeroihin kuin äkillisiin
muutoksiin, kuten vesivirtojen aiheuttamiin muutoksiin.
Jin Billy Li
Kalifornian Stanfordin yliopistosta sanoo, että näiden muutosten taustalla
olevat tarkat tekijät ovat edelleen mysteeri. "Mielestäni on reilua sanoa,
että emme tiedä mekanismia, miksi lämpötilasta riippuvat muutokset
tapahtuvat."
Mustakalat
ovat älykkäitä ja niiden kyky sopeutua kylmään johtuu älykkäästä suunnittelusta.
Lähde:
Tekstit
