Vùng nước xung quanh Nam Cực là nơi lạnh nhất thế giới dao động từ băng giá -2°C đến nhiệt độ tương đối mát mẻ 10°C (28 đến 50°F). Đó có vẻ không phải là một nơi lý tưởng để sinh sống, tuy nhiên cuộc sống ở Nam Đại Dương vẫn phát triển mạnh mẽ nhưng bằng cách nào mà một số loài sinh vật có thể làm được điều đó? Bạch tuộc ở Nam Cực (Pareledone) có thể có một số câu trả lời khi các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một sự thay đổi phân tử quan trọng cho phép sinh vật này tồn tại ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt nhất.
Enzyme là chất xúc tác sinh học quan trọng đối với chức năng tế bào, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, chúng thường làm chậm hoạt động trong điều kiện cực lạnh. Để xác định lý do tại sao bạch tuộc ở Nam Cực có thể sống sót trong vùng nước đóng băng, enzyme là một trong những nơi hợp lý nhất để xem xét. Cái lạnh làm giảm tốc độ hoạt động của enzym tới 30 lần nhưng bạch tuộc vẫn sống khỏe mạnh.
Ảnh minh hoạ.
Một nhóm các nhà nghiên cứu liên tổ chức đã tập trung vào một trong những enzyme quan trọng nhất trong hệ thần kinh bằng cách bơm ion natri-kali. Protein này nằm trong màng tế bào, bơm ion natri ra khỏi tế bào và đưa ion kali vào, một quá trình quan trọng để đưa tế bào thần kinh trở lại “nghỉ ngơi” sau khi hoạt động.
Nghiên cứu trước đây của nhóm đã phát hiện ra rằng trong điều kiện lạnh, máy bơm ion natri-kali ở bạch tuộc ở Nam Cực chậm lại ít hơn nhiều so với những máy bơm được tìm thấy ở vùng nước ôn đới hơn, cho thấy rằng có thể có sự khác biệt về phân tử hay còn gọi là đột biến trong máy bơm đã cho phép các loài ở Nam Cực hoạt động ở vùng nước lạnh hơn.
Các nhà nghiên cứu tin rằng sự thay đổi này ảnh hưởng đến cách một phần máy bơm di chuyển qua màng, họ nghĩ rằng nó có thể làm giảm lực cản, từ đó cho phép máy bơm hoạt động nhanh hơn. Tác giả nghiên cứu Miguel Holmgren cho biết: “Đối với chúng tôi, điều hợp lý là bề mặt tiếp xúc giữa protein và màng của loài động vật này sẽ là nơi thích ứng như vậy. Một khi nghiên cứu được nhiều protein màng hơn thì tôi nghĩ chúng ta sẽ thấy nhiều ví dụ hơn về điều này”.
Nghiên cứu được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.