Российские и норвежские ученые из Института биологии Карельского научного центра РАН, Арктического университета Норвегии (UiT, г. Тромсо, Норвегия) и Международного центра арх. Шпицберген (UNIS, г. Лонгийр, Норвегия) обобщили и впервые представили результаты многолетних научных исследований о биохимических механизмах адаптациях с участием липидов у арктическо-бореального вида рыбы пятнистого лептоклина, обитающего в акватории арх. Шпицберген. Получены совершенно новые знания и данные о роли липидов в биохимических и физиологических адаптациях рыб, раскрыты особенности пищевых взаимосвязей в арктической экосистеме. Впервые проведено обширное гистологическое и биохимическое описание уникального адаптивного образования — «липидный мешок». Результаты исследования опубликованы в недавнем спецвыпуске Fatty Acids in Natural Ecosystems and Human Nutrition — высокорейтингового международного журнала Biomolecules.

Как известно, водные экосистемы Арктики и Субарктики называют «липид-зависимыми», так как накопление достаточного количества липидов (жиров) в течение короткого, но высокопродуктивного арктического лета — это залог успешной зимовки. Одним из любимых объектов исследования лаборатории экологической биохимии ИБ КарНЦ РАН является морской донный вид рыбы — пятнистый лептоклинус (Leptoclinus maculatus), ранее называемый пятнистый люмпен, из семейства Стихеевые (Stichaeidae). Пятнистый лептоклинус играет важную экологическую роль в арктических пищевых цепях, являясь источником пищи для морских рыб, птиц и млекопитающих (тюленей). Эта небольшая по размерам рыба северных морей — типичный представитель ихтиофауны акватории архипелага Шпицберген. В ходе жизненного цикла пятнистый лептоклинус постепенно мигрирует от поверхностных слоев воды к донным. Молодь рыбы отличается от взрослой особи по размерно-весовым характеристикам, окраске и пигментации тела, а также наличию уникального образования– «липидного мешка». Липидный мешок рассасывается после того, как рыба переходит к донному образу жизни. Накапливая липиды в таком специальном мешке, молодь рассматривается как источник высококалорийной пищи.

Липидный мешок у личинки пятнистого лептоклинус...

Липидный мешок у личинки пятнистого лептоклинуса. Фото: Мурзина С.А., Пеккоева С.Н. Для справки: впервые липидный мешок был обнаружен американскими учеными (DeVries, Eastman, 1978; Clarke et al., 1984; Eastman, DeVries, 1989) у антарктических рыб. Однако, расположение мешка и его адаптивная функция различается, так, у нототениевой рыбы антарктической серебрянки (Pleurоgramma antarcticum) липидный мешок прежде всего выполняет функцию поддержания плавучести.

Российские и норвежские ученые из Института биологии КарНЦ РАН, Арктического университета Норвегии (UiT, г. Тромсо, Норвегия) и Международного центра арх. Шпицберген (UNIS, г. Лонгийр, Норвегия) представили результаты многолетних совместных научных исследований пятнистого лептоклинуса в разные сезоны года, в том числе и по описанию особенностей липидного обмена. Так,выяснено, что «липидный мешок» представляет собой систему полостей, наполненных липидами, где внутренний слой стенок — это многоядерный симпласт, выполняющий трофическую (питательную) функцию. Такой симпласт — это уникальная структура, которая описана учеными впервые.Работы по описанию липидного мешка осуществлялись с привлечением партнеров, специалистов эмбриологов из Санкт-Петербургского государственного университета. Таким образом, липидный мешок используется молодью в качестве липидного депо, в нем накапливаются «жиры», обеспечивая жизнеспособность и устойчивость молоди в суровых условиях Арктики, особенно в условиях зимы. Помимо этого, липидный мешок обеспечивает плавучесть личинок лептоклинуса, позволяя им оставаться в продуктивной зоне пелагиали. На данный момент подобное провизорное образование («липидный мешок») обнаружено только у молоди рыб семейства Стихеевые.

Также ученых интересовала кормовая база лептоклинуса. Сезонные изменения соотношения жирных кислот отражают сезонные изменения видового состава копепод (зоопланктон) — основного кормового объекта лептоклинуса. Было обнаружено, что для лептоклинуса характерны сезонные колебания полиненасыщенных и мононенасыщенных жирных кислот в липидном мешке и мышцах, что отражают связь с весенним цветением фитопланктона, а в процессе роста молоди происходит смена кормовой базы на копепод, что совпадает с появлением зоопланктона в среде. Такую «синхронизацию» для лептоклинуса можно рассматривать как ключевой этап, обеспечивающий пополнение этого важного арктического вида рыб в условиях Арктики и поддержание его численности.

Схема пищевых взаимоотношений от фитопланктона ...

Схема пищевых взаимоотношений от фитопланктона к зоопланктону и далее к молоди пятнистого лептоклина (L3 стадия развития)

Исследования будут продолжены и сосредоточены в том числе на изучении возможности биосинтеза длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот разновозрастной молодью лептоклинуса в разные сезоны года в Арктике.

Светлана Мурзина (д.б.н., рук. проекта со сторо...

Светлана Мурзина (д.б.н., рук. проекта со стороны РФ) и Светлана Пеккоева (к.б.н., ответственный исполнитель проекта) в рейсе, январь 2014 г. Фьорд Конгс-фьорд, о. Западный Шпицберген, НИС Helmer Hanssen (UiT, Norway)

Сотрудники лаборатории экологической биохимии К...

Сотрудники лаборатории экологической биохимии КарНЦ РАН (исполнители проекта) за работой

Светлана Мурзина и Светлана Пеккоева в лаборато...

Светлана Мурзина и Светлана Пеккоева в лаборатории экологической биохимии ИБ КарНЦ РАН. Фото опубликовано в Интернет-журнал "Лицей»

Взрослые особи пятнистого лептоклинуса. Фото: М...

Взрослые особи пятнистого лептоклинуса. Фото: Мурзина С.А.