updated 1:27 PM CET, Dec 5, 2016

Proteínas anticongelantes en peces antárticos evitan la congelación... y la fusión

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pez entre el hielo de la Antártida

Puede ser el primer ejemplo de hielo sobrecalentado en la naturaleza

Las proteínas se unen a los cristales de hielo en la sangre para evitar que los peces se congelen

Peces antárticos que fabrican sus propias proteínas "anticongelantes" para sobrevivir en el hielo del Océano Antártico también sufren un desafortunado efecto secundario, informan los investigadores: Los cristales de hielo de las proteínas que se acumulan en el interior de sus cuerpos resisten la fusión incluso cuando la temperatura es cálida.

El hallazgo es reportado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Hemos descubierto lo que parece ser una consecuencia indeseable de la evolución de las proteínas anticongelantes en peces nototénidos antárticos", dijo el estudiante de doctorado Paul Cziko de la Universidad de Oregon, quien dirigió la investigación con los profesores de biología animal de la Universidad de Illinois Chi-Hing "Christina" Cheng y Arthur DeVries. "Lo que encontramos es que las proteínas anticongelantes también paran los cristales internos de hielo de la fusión. Es decir, que son proteínas también anti-fusión".

Paul Cziko

Cinco familias de peces nototénidos habitan en el Océano Austral, el mar helado que rodea la Antártida. Su capacidad para vivir en el agua de mar helada es tan extraordinaria que constituyen más del 90 por ciento de la biomasa de peces de la región.

DeVries descubrió proteínas anticongelantes en peces nototénidos de la Antártida a finales de la década de 1960, y fue el primero en describir cómo se unen las proteínas a los cristales de hielo en la sangre para evitar que los peces se congelen.

En el nuevo estudio el equipo investigó si los cristales de hielo de proteínas anticongelantes dentro de estos peces se derretirían como se esperaba cuando las temperaturas se calentasen. Cuando los investigadores calentaron los peces a temperaturas por encima del punto de fusión era de esperar que algunos cristales de hielo internos se derritiesen. El hielo que no se funde en su punto de fusión normal se conoce como "sobrecalentado".

Los investigadores también encontraron cristales de hielo en peces nototénidos silvestres que nadan en aguas relativamente más cálidas en el verano de la Antártida, a temperaturas en las que se espera que estén libres de hielo. Al poner a prueba las proteínas anticongelantes en el laboratorio, el equipo encontró que estas proteínas también fueron responsables de la prevención de la fusión de los cristales de hielo internos.

"Nuestro descubrimiento puede ser el primer ejemplo de hielo sobrecalentado en la naturaleza", dijo Cheng.

Cziko, también buceador, trabajó con otros buceadores para colocar y mantener un dispositivo de registro de temperatura en el estrecho de McMurdo, en la Antártida, uno de los entornos marinos más fríos del planeta. El dispositivo registró allí temperaturas oceánicas durante 11 años, una parte sustancial de la vida útil de los nototenoideos. Ni una sola vez en ese momento midieron temperaturas que aumentasen lo suficiente como para superar el efecto anti-fusión de las proteínas anticongelantes "para librar completamente los peces de su hielo interno", informaron los investigadores.

Los investigadores sospechan que la acumulación de hielo en el interior de los peces podría tener consecuencias fisiológicas adversas, pero no ha sido descubierta ninguna.

Chi-Hing "Christina" Cheng

Si los peces están destinados a llevar en su interior cristales de hielo toda su vida, dijo Cheng, es concebible que las partículas de hielo podrían obstruir los pequeños vasos capilares o desencadenar respuestas inflamatorias indeseadas. Cziko compara la amenaza potencial a los peligros planteados por el amianto en los pulmones o coágulos de sangre en el cerebro.

"Dado que gran parte del hielo se acumula en el bazo de los peces, pensamos que puede haber un mecanismo para eliminar el hielo de la circulación", dijo.

"Esto es sólo una pieza más en el rompecabezas de cómo los nototenoideos llegaron a dominar el océano alrededor de la Antártida", dijo. "También nos dice algo acerca de la evolución. Es decir, la adaptación es una historia de intercambios y compromiso. Toda buena innovación evolutiva probablemente viene con algunos malos efectos no deseados".

El registro de la temperatura a largo plazo de McMurdo Sound producido en el estudio también "demostrará ser de gran importancia y utilidad para la comunidad de investigación polar que se dirige a las respuestas organismal al cambio climático en este más frío de todos los ambientes marinos", dijo Cheng.

Artículo científico: Antifreeze protein-induced superheating of ice inside Antarctic notothenioid fishes inhibits melting during summer warming.