Глицерин вместо антифриза. Как антарктические зелёные водоросли защищаются от холода

Глицерин, как было известно ранее, является осмопротектором у хламидомонад живущих в морских водах, а так же в гиперсолёных водоёмах. Ещё одна функция у глицерина проявила себя у арктических одноклеточных водорослей, он оберегает содержимое клетки от замерзания.

Глицерин вместо антифриза. - 5379974939785

Глицерин действует как своеобразный природный антифриз, снижая температуру кристаллизации внутриклеточной воды. За счёт этого даже при отрицательных температурах цитоплазма не превращается в лёд, а остаётся в вязком, но жидком состоянии, что сохраняет целостность мембран и активность ферментов.

Это свойство особенно важно для водорослей, обитающих в антарктических озёрах и подледных водоёмах, где температура воды часто опускается ниже нуля. В таких условиях даже кратковременное образование ледяных кристаллов внутри клетки могло бы оказаться смертельным — они разрывают мембраны и нарушают обмен веществ. Глицерин же не только предотвращает замерзание, но и стабилизирует белковые структуры, действуя как молекулярный "шок-абсорбер" при резких колебаниях температуры.

Интересно, что концентрация глицерина внутри клеток регулируется динамически. При потеплении водоросли снижают его синтез, переходя к обычным метаболическим путям, а при замерзании активируют специфические ферменты — глицеролфосфатдегидрогеназу и глицерол-3-фосфатфосфатазу, которые обеспечивают быстрое накопление глицерина из запасов углеводов. Эта реакция происходит в считанные часы после снижения температуры, что позволяет клеткам быстро адаптироваться к замерзанию.

Некоторые антарктические хламидомонады сочетают глицериновый механизм с другими формами защиты — например, синтезируют белки-антифризы, препятствующие росту ледяных кристаллов снаружи клетки. Совместное действие этих систем делает их почти неуязвимыми к холоду, что объясняет, почему даже в суровых условиях антарктических льдов можно наблюдать зелёные пятна фотосинтезирующих колоний.