Я познаю мир. Биология

Высокое давление способно воздействовать и на жироподобные вещества — липиды, входящие в состав всех клеток организма и выполняющие важную роль в их мембранах. Для того чтобы липидная оболочка успешно выполняла свои функции, она должна находиться в жидкокристаллическом состоянии. Однако при понижении температуры или при повышении давления липиды твердеют. А так как на больших глубинах живые организмы встречаются сразу с обоими этими факторами, их совместное действие усиливается. Чтобы предохранить липиды от затвердевания, у глубоководных рыб и ракообразных для построения клеточных оболочек используются особые липиды, которые «плавятся» уже при температуре +2 °C и не твердеют даже при давлении в 150–200 атмосфер.

Строение клеточной мембраны: 1 — двойной слой фосфолипидов; 2 — белки; 3 — углеводы, связанные с белками

Вот почему, прежде чем переселиться в океанскую бездну, животные должны были произвести полную биохимическую реконструкцию своего организма. Судя по тому, что среди подданных Посейдона нашлось немало подобных животных, ничего необычного в этом нет: к чему только ни приходилось приспосабливаться обитателям нашей планеты!

Оправданный консерватизм

Для благополучной жизни необходимо иметь запасы. Организм животных и человека в первую очередь запасает энергоносители — вещества, при распаде отдающие химическую энергию, которая может использоваться для синтеза различных веществ, преобразовываться в механическую, обеспечивая работу мышц, или в тепловую, не давая организму замерзнуть.

Обычно для удобства долгосрочного хранения углеводы и белки пищи перерабатываются в жир. Кроме жира, клетки организма запасают на текущие расходы сравнительно небольшие количества полисахарида гликогена. Только в мышечных клетках и в печени его запасы бывают чуть — чуть более значительными.

Необходимость иметь гликоген связана с тем, что жир не годится для экстренного использования. На его извлечение из жировых депо уходит много времени, кроме того, жир сложно транспортировать к месту назначения. Поэтому жир откладывается для длительного хранения, а в качестве краткосрочного энергоносителя используется гликоген. Он тоже не может переноситься кровью и не способен проходить сквозь клеточные оболочки — слишком крупны его молекулы, но зато гликоген быстро разлагается до глюкозы, а этот простейший сахар, всегда присутствующий в крови, легко проникает в любые клетки. Когда работа каких — нибудь органов усиливается и на нее тратится больше глюкозы, в печени начинается разрушение гликогена и в кровь поступают новые порции горючего.

Зачем тогда вообще запасать жир, почему бы не хранить все запасы в виде гликогена? А дело в том, что жир экономичнее: из одного грамма жира высвобождается в два раза больше энергии, чем из того же количества гликогена. Так что запасы жира компактнее, а главное легче, чем гликоген.

Вторая причина, по которой создавать большие запасы резервного гликогена нецелесообразно, — специфические особенности его хранения. Для того чтобы он мог оставаться в организме, необходимы значительные количества воды. В результате запас одного и того же количества энергии в виде гликогена будет весить в 10 раз больше запасов в виде жира. Такое могут позволить себе лишь моллюски, ползающие по дну или ведущие прикрепленный образ жизни, и некоторые другие животные, обитающие на дне океанов. Моллюскам, ведущим неподвижный образ жизни, значительное увеличение веса не приносит никаких неудобств, а воды, необходимой для удержания гликогена, вокруг сколько угодно. Поэтому моллюски способны очень быстро набирать вес.

Морские донные моллюски: А — устрицы; Б — мидии

Делать запасы гликогена выгодно всем донным животным. Жир легче воды, и, скапливаясь в организме в больших количествах, он резко увеличивает его плавучесть, и тело неудержимо тянет вверх, к поверхности. Жирным существам постоянно грозит перспектива оторваться от грунта и оказаться на поверхности воды. Борьба с этим бедствием потребовала бы от животных серьезных усилий или искусственного увеличения веса. При запасании гликогена подобных проблем не возникает.

Кроме того, гликоген помогает животным переносить кислородное голодание. Моллюски и раковинные ракообразные при малейшей опасности сжимают створки своего дома и дышат в это время за счет мизерного запаса кислорода, оставшегося в раковине. Эти животные, ведущие прикрепленный образ жизни, нередко поселяются у поверхности воды. Во время отлива, а он может продолжаться более 10 часов, им приходится сидеть с накрепко закрытыми дверями.

Вот тут — то их и выручает гликоген. Он способен расщепляться без помощи кислорода, высвобождая при этом часть заключенной в нем химической энергии, и дает возможность некоторое время задерживать дыхание. Вот почему у морских животных, вынужденных много времени проводить под водой, его оперативные запасы значительны.