Ученые Манчестерского университета совместно с коллегами из Стэнфордского университета в США выяснили, как голубому тунцу удается поддерживать нормальное сердцебиение при таких изменениях температуры, которые привели бы к остановке любое человеческое сердце. Это исследование помогает понять, как животные реагируют на резкие перепады температур, что особенно важно в период глобального потепления.

Тихоокеанский голубой тунец — один из самых известных хищников, знаменит своими эпическими перемещениями в Тихом океане.

Он уникален среди костистых рыб и тем, что является теплокровным, и температура его тела может на 20 градусов превышать температуру воды, в которой он находится. Кроме того, он может погружаться на глубину свыше 1000 метров, где вода намного холоднее, что оказывает сильное воздействие на температуру сердца.
Вот что говорит доктор Холли Шилз: «Когда тунец ныряет в холодные глубины, температура его тела остается теплой, но температура сердца при этом может упасть на 15 градусов в течение нескольких минут. Сердце остывает, потому что оно получает кровь непосредственно из жабр. А их температура такая же, как и температуре воды. Безусловно, это сильный стресс для сердца, но, несмотря на изменение температуры, оно не перестает биться. Для большинства других животных это означало бы смерть».

Такое несоответствие между потребностями в кислороде теплых плавательных мышц тунца и его сердечной системой, работающей в любых температурных условиях, представляет собой загадку, которую исследователи давно пытаются разгадать.

«Тунец занимает особое место в эволюции костных рыб, — говорит профессор Барбара Блок. – Его тело почти как наше: оно теплокровное. Но его сердце функционирует как у других рыб при соответствующих температурах воды. Каким образом сердце не перестает работать, когда рыба перемещается в более холодную воду, является огромной загадкой».

Для изучения этого вопроса команда исследователей проводила работу в Центре по изучению и сохранению тунца при Стэнфордском университете, одном из немногих центров в мире, где этих рыб содержат для того, чтобы изучать.

Команда профессора Блок использовала электронные метки для наблюдения за голубым тунцом в естественных условиях: «Эти рыбы рождаются у берегов Японии, и затем, в первый год жизни, добираются до берегов Калифорнии. Здесь мы устанавливаем на них метки и отслеживаем их миграционные пути годами. Полученные данные свидетельствуют, что тунец переносит значительные перепады температур. Почти два десятилетия исследователи университетов Манчестера и Стэнфорда проводят совместную работу, чтобы понять, как сердце этой уникальной рыбы приспособилось к тому, чтобы переносить такие температурные перепады».

Наблюдая за голубым тунцом при помощи меток в естественных условиях, исследователи смогли измерить три вещи: глубину погружения рыбы, внутреннюю температуру ее тела и температуру воды. Эти данные были затем применены при моделировании искусственных условий в лаборатории, чтобы понять, как бьется сердце рыбы.

Доктор Шилз объясняет: «Мы обнаружили, что изменения в сердцебиении под воздействием перепадов температуры и выделяемого при погружении адреналина регулируют деятельность сердечных клеток, которые обеспечивают цикличность кальция, необходимого для сердечной деятельности. Человек не сможет вынести такого перепада, так как цикличность кальция в этих условиях прерывается, останавливается сердце и наступает смерть».

Профессор Блок говорит, что это открытие, возможно, объясняет странное поведение, отмеченное среди меченых тунцов: «Мы отслеживали, как рыбы погружаются в холодные глубины и тут же возвращаются в теплые поверхностные воды. Исследования, проводимые в море и в лаборатории, показали, что:

сердцебиение рыбы замедляется, когда она охлаждается и ускоряется, когда она поднимается!

Используя полученные данные, можно предположить, что адреналин, выделяемый при нырянии, играет ключевую роль в поддержании работоспособности сердца при насыщении тела кислородом».

Следующий этап деятельности команды будет заключаться в том, чтобы проверить является ли такой способ деятельности сердца при низких температурах характерным только для голубого тунца.
Профессор Блок: «Мы также изучаем деятельность сердца тунца в условиях высоких температур. К настоящему моменту мы провели исследования, доведя температуру сердца до 28 градусов».

Доктор Шилз подводит итог: «Цель данного исследования — понять, как животные ведут себя в критических условиях среды обитания. Благодаря ему, мы можем изнутри взглянуть на то, как рыбы одного вида поддерживают сердечную деятельность при изменениях температуры».

По материалам ScienceDaily.com