Fény derült a fagyálló halak titkára

Az antarktiszi jéghalak olyan hideg vízben élnek, amelyben más halak nagyon hamar megfagynának. Mintegy ötven éve jöttek rá a kutatók arra, hogy a jéghalak fagyálló hatású fehérjéket állítanak elő szervezetükben, így képesek életben maradni a dermesztő környezetben. Most végre az is kiderült, hogyan akadályozzák meg a halak megfagyását ezek a fehérjék.

A jéghalak a sügéralakúak (Perciformes) rendjén belül a Notothenioidei alrendbe tartoznak. Több mint 100 fajuk ismert, és rendszeresen fedezik fel újabb képviselőiket. Az Antarktisz partjait körülvevő Déli-óceánban honosak, és több méteres hosszt is elérhetnek. Mivel a tenger átlaghőmérséklete itt mínusz 1,8 Celsius-fok, a halak vérének fagyáspontja pedig mínusz 0,9 Celsius-fok, ezért ebben a közegben a legtöbb hal jéggé dermedne.

A kutatókat régóta izgatja a jéghalak titka, azaz hogyan maradnak életben a fagyos vízben. Az 1960-as évek végén az Illinois-i Egyetem professzora, Arthur DeVries felfedezte, hogy egyes jéghalak saját "fagyálló fehérjéket" gyártanak. Ezeknek a vérben lévő fehérjéknek a működését azonban csak most fejtette meg egy német-amerikai kutatócsoport.

A bochumi Ruhr Egyetem kutatói Martina Havenith vezetésével a Dissostichus mawsoni jéghal fagyálló glikoproteinjeinek működését vizsgálták egy különleges eljárással, az úgynevezett terahertz spektroszkópiával. A terahertzes besugárzás segítségével föl lehet mérni a vízmolekulák és a fehérjemolekulák együttes mozgását.

Macropteris maculatus jéghal (a bal felső sarokban a fagyálló fehérje szerkezete látható)

A vízmolekulák állandó táncot járnak a folyékony vízben, folytonosan új meg új kötéseket alakítanak ki. Amikor a vízbe fagyálló fehérjét tesznek, akkor a vízmolekulák tánca rendezettebbé válik, a "diszkótánc menüetté változik", mondja Havenith professzor. A kutatók megállapították, hogy fagyálló aktivitás - a korábbi elképzelésekkel ellentétben - nem a fehérje és a vízmolekulák közötti kötés kialakulásának köszönhető, hanem annak, hogy a fehérje hosszú távon "felkavarja" a vizes oldatot, vagyis az állat vérét. A vizsgálat először demonstrálta a közvetlen kapcsolatot egy fehérje funkciója és a terahertzes tartományban megfigyelhető "kézjegye" között.