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Les poissons brillants sont pleins d’antigel pour survivre dans les eaux froides


L’escargot panaché regorge de protéines antigel naturelles à des niveaux jamais vus auparavant qui l’aident à survivre dans des eaux inférieures à zéro, selon de nouvelles recherches. La l’escargot, connu sous le nom de gibbus de Liparis, est aussi distinctif grâce à la biofluorescence, qui le fait briller en vert et rouge.

Les auteurs de l’étude, David Gruber et John Sparks, tous deux chercheurs scientifiques du Musée américain d’histoire naturelle à New York, faisaient partie du Constantine S. Niarchos Scientific Expédition en 2019 lorsqu’ils ont aperçu un escargot rougeoyant au large de la côte est du Groenland.

La biofluorescence se produit lorsque les animaux ont la capacité de convertir la lumière bleue en lumière verte, rouge ou jaune. Ce trait est incroyablement rare chez les poissons de l’Arctique, qui vivent dans de longues périodes d’obscurité. Jusqu’à présent, l’escargot panaché est le seul poisson polaire connu à avoir cette lueur.

Gruber et Sparks ont recueilli un poisson-escargot juvénile d’environ 3/4 de pouce (1,9 cm) de long seulement – environ la taille d’un ongle – par rapport à la longueur moyenne de 4,5 pouces (11,4 cm) d’un adulte.

Les scientifiques ont voulu en savoir plus sur les propriétés biofluorescentes de l’escargot lorsqu’ils sont tombés sur autre chose dans la génétique du poisson : les niveaux d’expression les plus élevés de protéines antigel jamais observés.

« De la même manière que l’antigel de votre voiture empêche l’eau de votre radiateur de geler par temps froid, certains animaux ont développé des machines étonnantes qui les empêchent de geler, comme les protéines antigel, qui empêchent la formation de cristaux de glace », a déclaré Gruber, un chercheur. associé au Musée américain d’histoire naturelle et professeur distingué de biologie au Baruch College de la City University of New York, dans un communiqué.

« Nous savions déjà que ce petit escargot, qui vit dans des eaux extrêmement froides, produisait des protéines antigel, mais nous n’avions pas réalisé à quel point il regorge de ces protéines – et la quantité d’efforts qu’il déployait pour fabriquer ces protéines. . »

Alors que les eaux arctiques continuent de se réchauffer en raison de la crise climatique, l’avenir de l’escargot panaché, avec sa remarquable adaptation au froid, est incertain, a déclaré le co-auteur de l’étude, John Burns, chercheur principal au Bigelow Laboratory for Ocean Sciences à East Boothbay, dans le Maine.

La revue Evolutionary Bioinformatics a publié les résultats mardi.
Les poissons brillants sont pleins d’antigel pour survivre dans les eaux froides

Les océans polaires sont des environnements extrêmes pour la vie marine et seules les créatures qui se sont adaptées pour vivre dans des températures glaciales peuvent y survivre.

Certaines espèces d’insectes et de reptiles peuvent survivre si elles subissent un gel partiel de leurs fluides corporels, mais les poissons ne peuvent pas. Les protéines antigel, produites en grande partie dans le foie, empêchent la formation de gros grains de glace dans leurs cellules et leurs fluides corporels.

Les scientifiques ont découvert pour la première fois des protéines antigel dans les poissons il y a près de 50 ans. Les chercheurs ont retracé les protéines dans cinq familles génétiques différentes.

L’escargot est particulièrement intrigant car il possède deux types différents de familles de gènes qui codent les protéines antigel : le type I et le type IV.

« Les gènes codant pour les protéines antigel de type I sont probablement des ajouts récents au génome du poisson et peuvent être activement étendus à des copies supplémentaires », a déclaré Burns. « C’est comme saisir l’évolution en action. »

Les poissons brillants sont pleins d’antigel pour survivre dans les eaux froides

Le fait que les scientifiques aient découvert autant de détails génétiques chez un escargot juvénile capture ce qui se passe au fur et à mesure que le poisson grandit et se développe, a déclaré Burns.

« Nous voyons qu’en plus de la croissance, ce poisson juvénile doit également investir massivement pour se protéger du gel », a déclaré Burns. « La quantité d’ARN que le poisson fabrique pour se protéger de la congélation est à égalité avec ce qu’il investit dans la machinerie cellulaire fondamentale, la substance qui fabrique ses cellules en premier lieu. »

Jusqu’à présent, les scientifiques ne savent pas s’il existe un lien entre la biofluorescence et les protéines antigel.

Mais le réchauffement des températures dans l’Arctique pourrait constituer une menace pour les créatures mêmes qui se sont adaptées pour y survivre, ce qui signifie que toute l’énergie qu’elles mettent pour se protéger du gel est un effort inutile, a déclaré Burns.

Les poissons brillants sont pleins d’antigel pour survivre dans les eaux froides

Certains scientifiques prédisent que si la banquise arctique continue de diminuer à son rythme actuel, l’Arctique sera libre de glace au cours des trois prochaines décennies, selon les auteurs de l’étude.

« Les mers arctiques ne supportent pas une grande diversité d’espèces de poissons, et notre étude émet l’hypothèse qu’avec des températures océaniques de plus en plus chaudes, les spécialistes de la glace tels que cet escargot peuvent rencontrer une concurrence accrue par des espèces plus tempérées qui étaient auparavant incapables de survivre dans ces zones nordiques plus élevées. latitudes », a déclaré Sparks, conservateur au département d’ichtyologie du Musée américain d’histoire naturelle et professeur à la Richard Gilder Graduate School du musée, dans un communiqué.

Mieux comprendre les protéines antigel pourrait aider les scientifiques à traduire leurs découvertes en utilisations biotechnologiques, comme protéger les cultures du gel ou mieux déterminer les propriétés de congélation de la viande, a déclaré Burns.


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