Článek
Představte si vodu, která má teplotu několik desetin stupně pod nulou. Pro člověka by takové prostředí znamenalo extrémní nebezpečí, ale některé ryby v něm nejen přežívají, nýbrž v něm tráví celý život. V ledových vodách kolem Antarktidy se totiž nacházejí druhy, jejichž tělo si vyvinulo mimořádný způsob, jak se vypořádat s mrazem. Jejich krev obsahuje speciální bílkoviny, které brání růstu ledových krystalů. Díky nim se z mrazivého oceánu nestává pro tyto živočichy smrtící past.
Mořská voda nezamrzá při stejné teplotě jako čistá sladká voda. Rozpuštěné soli snižují její bod tuhnutí, takže oceán může zůstat kapalný i při teplotách kolem minus 1,9 stupně Celsia. To však neznamená, že ryby mají vyhráno. Jejich tělní tekutiny obsahují jiné množství rozpuštěných látek než okolní mořská voda a za určitých podmínek by v nich mohly začít vznikat ledové krystaly. Jakmile by se krystaly začaly šířit tělem, mohly by poškodit buňky a ohrozit život.
Některé antarktické ryby proto produkují takzvané nemrznoucí bílkoviny a glykoproteiny. Ty se vážou na povrch drobných ledových krystalů a brání jim v dalším růstu. Nejde o to, že by tyto látky fungovaly přesně jako nemrznoucí směs v automobilu. Jejich účinek je mnohem specifičtější: zasahují do procesu tvorby ledu a pomáhají udržet tělní tekutiny v kapalném stavu i za podmínek, které by jinak byly nebezpečné.
Vědci se o tento mechanismus zajímají už desítky let. Zjistili, že některé antarktické ryby mají v krvi a dalších tělních tekutinách zvláštní glykoproteiny složené z bílkovinné části a navázaných cukerných jednotek. Tyto molekuly se dokážou přichytit k drobným ledovým krystalům a znesnadnit jejich další růst. Díky tomu mohou ryby přežívat v moři, jehož teplota se pohybuje pod bodem mrazu čisté vody.
Jedním z nejznámějších příkladů jsou ryby z čeledi nototéniovitých, které obývají vody Jižního oceánu. Během evoluce se přizpůsobily prostředí, kde je chlad stálou součástí života. Nemrznoucí bílkoviny jim umožňují fungovat tam, kde by mnoho jiných druhů ryb mělo vážné problémy. Neznamená to však, že by byly odolné vůči jakémukoli mrazu. Jejich ochrana má své limity a závisí na druhu i konkrétních podmínkách.
Zajímavé je, že tato evoluční výhoda může mít také svou cenu. Některé nemrznoucí bílkoviny mohou za určitých okolností podporovat přetrvávání ledových krystalů, které se dostanou do těla například s potravou. Vědci proto zkoumají, jak se ryby s tímto problémem vyrovnávají a proč jsou některé druhy schopné dlouhodobě přežívat v prostředí, které by pro jiné živočichy bylo smrtící.
Nemrznoucí bílkoviny navíc nejsou zajímavé jen pro biology. Jejich schopnost ovlivňovat tvorbu ledu přitahuje pozornost také v medicíně a potravinářství. Výzkumníci zkoumají, zda by podobné látky mohly pomoci lépe chránit buňky při zmrazování, zlepšit uchovávání biologických materiálů nebo omezit poškození potravin ledovými krystaly. V praxi však není jednoduché převést přirozený mechanismus z rybího těla do lidské medicíny. Účinek závisí na konkrétní molekule, prostředí a způsobu použití.
Příroda tak znovu ukazuje, že přežití v extrémních podmínkách nemusí vyžadovat silnější svaly nebo větší tělo. Někdy stačí molekuly, které dokážou ovlivnit fyzikální procesy na mikroskopické úrovni. Zatímco člověk potřebuje teplé oblečení a ochranu před mrazem, některé antarktické ryby se spoléhají na vlastní chemickou výbavu.
Jejich krev se přitom nestává nezamrzající díky kouzlu ani proto, že by měla úplně jiné fyzikální zákony. Ryby pouze využívají velmi specializovaný biologický mechanismus, který se vyvíjel po dlouhé generace. V mrazivém oceánu tak přežívají díky drobným molekulám, které lidské oko nikdy neuvidí, ale bez nich by jejich život v ledových vodách vypadal úplně jinak.
Zdroje:
- National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) – antarktické ryby a jejich adaptace na chlad
- University of Illinois – výzkum nemrznoucích bílkovin u ryb
- Davies, P. L. a kol. – odborné studie o nemrznoucích glykoproteinech a bílkovinách u antarktických ryb
