Открытие феноменальной для амфибий адаптации

Сотрудники лаборатории Биоценологии Института биологических проблем Севера ДВО РАН (проф. Д.И. Берман, в.н.с. Н.А. Булахова и с.н.с. Е.Н. Мещерякова) опубликовали в журнале “Scientific Reports” (издательство “Nature”) статью об открытии феноменальной для амфибий адаптации.

Со статьей можно ознакомиться здесь: https://rdcu.be/bk93A

На значительной части Северной Азии, а также в Монголии и Китае один из широко распространенных и массовых видов амфибий – сибирская лягушка (Rana amurensis). В самом холодном зимой регионе России – Якутии она обитает вплоть до 71°с.ш., и в долине средней Лены почти столь же многочисленна, как и на юге Дальнего Востока.

Вероятно, из-за столь северного распространения этот вид долгое время считался одним из самых холодоустойчивых среди амфибий. Однако в 2015 г. сотрудники лаб. биоценологии убедительно показали, что R. amurensis не переносит длительного охлаждения ниже -2.5^°C, и, значит, не может зимовать в холодных регионах (в том числе, на вечной мерзлоте) на суше, а лишь в непромерзающих водоемах. Однако, для многих территорий северной Азии характерна «заморность» водоемов (катастрофическое падение концентрации О₂в зимнее время).

Считается, что распространение зимующих в воде видов может быть ограничено именно “заморами”. До настоящего времени существовало мнение, что лягушки переносят гипоксию лучше, чем млекопитающие, но много хуже, чем пресноводные черепахи или рыбы: лишь немногие европейские и американские виды Rana способны ограниченное время существовать при 2.5–2.6 мг/л О₂ и кратковременно (3–7 дней, включая коматозное состояние) - при аноксии. Проведенные сотрудниками ИБПС ДВО РАН исследования концентрации растворенного кислорода в зимовочных водоемах сибирской лягушки в различных частях ареала показали, что она падает до 0–2.1 мг/л, не вызывая массовой гибели лягушек (в отличие от рыбы при ”заморах“). В лабораторных экспериментах R. amurensis оказалась способна существовать до 97 дней в герметически закрытых небольших емкостях с водой в условиях почти полной аноксии (менее 0.2 мг/л О₂) при температуре 2–3°C, сохраняя способность реагировать на внешние раздражители. Таким образом, было показано, что сибирская лягушка зимой, сохраняя активность, обходится без кислорода (не дышит) и переходит на анаэробный обмен.

Уникальная способность, несомненно, способствовала колонизации сибирской лягушкой наиболее холодных районов Северной Азии, где подавляющее большинство непроточных непромерзающих водоемов, в том числе на вечной мерзлоте, зимой почти полностью лишены кислорода.

Выявленная адаптация животных к длительной экстремальной гипоксии в активном состоянии – первый известный случай такого рода в классе амфибий. Это способность, вероятно, позволит использовать сибирскую лягушку как уникальную модель для разработки терапии заболеваний, связанных с тканевой гипоксией – сердечно-легочных, мозговых, сосудистых и др.