Сотрудники Института биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения РАН выяснили, как березам удается переносить морозы Центральной Якутии, где столбик термометра опускается до −60 °C и ниже. Итоги работы опубликованы в журнале «Физиология растений».
Главными действующими лицами в этом процессе выступили белки-дегидрины. Эти высокогидрофильные соединения обладают способностью связывать воду и тем самым защищают клеточные структуры от гибели при обезвоживании и замерзании.
В течение года ученые собирали в лесопарковой зоне Якутска образцы почек березы повислой (Betula pendula Roth). При помощи метода иммунодетекции специалистам удалось идентифицировать две группы дегидринов: низкомолекулярные (массой 15–21 кДа) и среднемолекулярные (66–69 кДа).
Ключевым открытием стала четкая сезонная динамика низкомолекулярных дегидринов. С приходом весны, когда начинается сокодвижение, эти белки полностью исчезают, но вновь заявляют о себе уже в конце августа. К октябрю их концентрация достигает пика и остается стабильно высокой всю зиму. При этом исследователи заметили, что у разных деревьев даже в одной популяции набор таких белков различается: у многих присутствуют дополнительные изоформы, тогда как белок массой 17 кДа встречается у всех без исключения.
Работа также показала прямую связь между накоплением дегидринов и обезвоживанием тканей. Если летом в почках содержится до 60 % воды, то с появлением защитных белков осенью ее уровень падает до 35–40 % и держится на этой отметке до весны. Фактически дегидрины выступают в роли «молекулярных губок»: они связывают остатки жидкости, не давая кристаллам льда повредить клетки. Ученые полагают, что высокий уровень полиморфизма этих белков говорит о большом потенциале морозоустойчивости вида.
Ранее ученые из Перми помогли веществу из березы бороться с опухолями.