Источник: «Известия», автор Ольга Коленцова
Сибирские ученые выявили сезонные колебания концентрации этанола и ацетальдегида (продукт распада этилового спирта) в крови северных оленей. Исследователи выяснили, как эта особенность позволяет животным адаптироваться к суровым климатическим условиям. Такая особенность есть и у человека, но концентрация вырабатываемого этанола в 12 раз ниже.
В начале зимы температура тела северного оленя падает на семь градусов, животное становится менее подвижным, у него снижается уровень обмена веществ и потребления кислорода. Такие перемены в поведении и метаболизме объясняются тем, что в ходе эволюции организм северных оленей адаптировался к холоду. Вместе со сменой времени года в нем перестраиваются процессы, ответственные за терморегуляцию и интенсивность обмена веществ.
Одна из ключевых систем, имеющих регуляторное значение при адаптации оленя к холоду, включает вырабатываемые клетками его организма этанол, промежуточный продукт окисления которого — ацетальдегид, — и участвующие в метаболизме этих веществ ферменты. Однако каким именно образом работает такая система в организме не впадающих в зимнюю спячку крупных млекопитающих, до сих пор было неизвестно.
Ученые из Института биологических проблем криолитозоны СО РАН изучили состояние метаболической системы северного оленя в зимний и летний периоды. Исследователи доказали ее участие в механизмах адаптации животного к смене климатических условий, когда колебания температуры составляют от –50 до +38 градусов.
Сначала ученые измерили и сравнили концентрацию этанола и ацетальдегида в крови северных оленей, лабораторных мышей и человека. Выяснилось, что концентрация эндогенного (вырабатываемого клетками организма) этанола в крови лабораторных грызунов, как и человека, почти не изменяется в течение года. Но в крови северного оленя ее значение зимой в 1,3 раза выше, чем летом. При этом круглый год концентрация этанола у оленя остается в 8–12 раз выше, чем у лабораторных крыс и человека. Уровень же эндогенного ацетальдегида в крови этого животного по сравнению с содержанием в крови лабораторных крыс или человека был повышен летом в три, а зимой более чем в 12 раз.
«Физиологическое значение таких больших количеств эндогенного ацетальдегида зимой заключается в том, что он снижает интенсивность биоэнергетических процессов в организме, — поясняет главный научный сотрудник Института биологических проблем криолитозоны СО РАН Ольга Колосова. — Благодаря этому происходит снижение температуры тела животного, уменьшается теплоотдача. Уровень обмена веществ сохраняется на минимально достаточном для поддержания жизнедеятельности уровне. Эндогенный этанол также способствует поддержанию биоэнергетических процессов на оптимальном для условий суровой зимы уровне, являясь дополнительным биоэнергетическим субстратом».
Цепочка процессов, приводящая к адаптации организма в условиях холода, выглядит так. Сначала под воздействием мороза в мозгу адаптированных животных синтезируются регуляторные пептиды — особые вещества, которые активируют определенные гены.
Далее, по словам главного научного сотрудника Института биологических проблем криолитозоны СО РАН Бориса Кершенгольца, это приводит к появлению особых форм ферментов, стимулирующих образование эндогенных этанола и ацетальдегида. Уровень биоэнергетического обмена у животных снижается, оставаясь на стабильно пониженном уровне на протяжении всей зимы. Ближе к лету он снова возрастает, чтобы организм оленей подготовился к репродуктивному циклу и следующей зиме.
В планах авторов работы — продолжение исследований особенностей организма северного оленя, позволяющих адаптировать обмен веществ к условиям низких температур при потреблении в пищу только ягеля. Другие животные этот лишайник практически не едят, так как не умеют его переваривать.
