Загадка каймановых черепах долго оставалась без ответа.
Оказалось, низкие уровни кислорода, воздействующие на эмбрионы черепах, в будущем дают им возможность существовать без дыхания несколько месяцев.
В зимнее время некоторые каймановые черепахи любят зимовать в прудах и озерах. Надежно спрятанные под тонким слоем льда, эти пресноводные рептилии могут выживать до шести месяцев без кислорода.
Выживание в гипоксических условиях зависит от способности сердца продолжать поставлять питательные вещества в клетки организма. Когда люди страдают от сердечных приступов, их сердца, как правило, повреждены в результате гипоксии, то же самое может произойти во время пересадки сердца. Тем не менее рептилии, такие как черепахи и аллигаторы, могут противостоять этим экстремальным условиям и поддерживать обмен веществ и мышечную функцию при низком содержании кислорода в среде.
Чтобы выяснить, что происходит на клеточном уровне в организме этих рептилий, исследователи изучили группу молодых обычных каймановых черепах (Chelydra serpentina), половина из которых развивалась при нормальном содержании кислорода (21 процент), а половина росла при 10 процентах этого газа в атмосфере.
Для понимания механизма адаптации ученые изолировали клетки сердечной мышцы от основного органа и затем подвергли их более низким уровням кислорода, позволяя команде измерять кислотность среды, уровень кальция (который помогает сокращать сердечные мышцы) и химических веществ, называемых активными формами кислорода.
Даже когда кислород был резко введен в клеточную среду после этапа гипоксии, клетки рептилий не получили серьезных повреждений. Полученные данные свидетельствуют о том, что кислород является важным экологическим сигналом для включения и выключения определенных генов, которые позволяют сердцу черепахи переносить низкое содержание этого газа в определенные периоды своей жизни.