Чому риби не замерзають у Північному Льодовитому океані хіміки розкривають секрети природного антифризу

замерзають
Вчені з німецького міста Бохума з'ясували, як природний антифриз рятує риб від обмороження в холодних водах Північного Льодовитого океану. Вони досліджували вплив особливого білка у крові риб на молекули води. Він не дозволяє воді замерзати, зберігаючи все у рідкому стані. Крім того, немає жодного хімічного зв'язку між водою та білком — досить простої присутності.

Спільно з партнерами зі США, група дослідників з команди професора доктора Мартіни Хавеніт (фізична хімія, Рурський університет у Бохумі) описали своє відкриття в журналі Американського хімічного товариства (ACS). Краще побутового антифризу

Температури -1.8°C цілком достатньо, щоб заморозити будь-яку рибу, оскільки температура замерзання крові становить приблизно -0.9°C. Вчених тривалий час мучило питання, як риба зберігає можливість рухатися при таких температурах в холодних водах Антарктики. Приблизно 50 років тому відповідь була знайдена: у крові риб було виявлено особливий білок, що оберігає від морозу. Цей так званий білок-антифриз виконує свої обов'язки краще за будь-який побутовий антифриз. Але як саме він працює, досі не зрозуміло.

Бохумські дослідники використовували особливу технологію, терагерцеву спектроскопію, щоб дослідити механізм білка. За допомогою терагерцевого випромінювання можна зареєструвати спільний рух молекул води та білка. Таким чином, робоча група вже була готова продемонструвати, що молекули води, які постійно «танцюють» у рідині, постійно утворюючи нові хімічні зв'язки, починають «танцювати» упорядкованіше в присутності білків. "Танець диско перетворюється на менует", - зауважила професор Хавеніт.

Сувенір з антарктичної експедиції

Предметом цього дослідження були глікопротеїни-антифризи антарктичного кликача (Dissostichus mawsoni), якого один з американських партнерів Артур Л. Девріс особисто впіймав у ході антарктичної експедиції.

"Цей ефект, що перешкоджає кристалізації льоду, при низькій температурі проявляється навіть чіткіше, ніж при кімнатній", - додала професор Хавеніт.

Тим не менш, для замерзання води, якраз більш низькі температури і потрібні. Комплексоутворення протеїну боратом (сіллю борної кислоти) сильно погіршує його властивості як антифризу. Крім того, в цьому випадку вчені не виявили жодних змін у терагерцевому «танці». Результати досліджень надають нову модель того, як глікопротеїни-антифризи запобігають замерзанню води: дія антифризу досягається не прямим зв'язком між молекулами білка та води - натомість протеїни викликають обурення водного розчину на великих відстанях. Це дослідження вперше продемонструвало прямий зв'язок між властивостями білка та його сигнатурою у терагерцевому діапазоні.

Дослідження фінансувалися Фондом Volkswagen (Volkswagen Foundation).