Los químicos en las células de los organismos marinos les permiten resistir las altas presiones que se encuentran en las profundidades del océano.

Los científicos han descubierto cómo una sustancia química en las células de los organismos marinos les permite sobrevivir a las altas presiones que se encuentran en las profundidades del océano.

Las criaturas de aguas profundas viven, cuanto más duro y duro es el entorno con el que tienen que lidiar. En uno de los puntos más profundos del Océano Pacífico, la Fosa de las Marianas, a 11 kilómetros bajo el nivel del mar, la presión es de 1,1 kilobares u ocho toneladas por pulgada cuadrada. Esto representa un aumento de 1.100 veces en la presión que se produce en la superficie de la Tierra.

en condiciones normales o Presión atmosféricaY el moléculas de agua Forma una red tetraédrica.

La red de moléculas de agua cambia de forma.

A alta presión, la red Agua Las partículas comienzan a distorsionarse y cambiar de forma. Cuando esto le sucede al agua dentro de las células vivas, evita que ocurran procesos bioquímicos y mata al organismo.

Al informar sobre sus hallazgos, los investigadores de Leeds pudieron por primera vez proporcionar una explicación de cómo una molécula que se encuentra en las células de los organismos marinos afecta el efecto de la presión externa sobre las moléculas de agua.

La profesora Lorna Duggan, de la Escuela de Física y Astronomía de Leeds, dijo: «La vida se ha adaptado para sobrevivir y prosperar en condiciones ambientales extremas. Y en las profundidades del océano, los organismos viven bajo tensiones muy severas que destruirían la vida humana».

“Estas altas presiones distorsionan Agua líquida que habitan toda la vida, lo que provoca efectos perjudiciales en las biomoléculas que sustentan todos los procesos biológicos.

«Necesitamos entender qué le sucede al agua bajo presión y cómo los organismos adaptados a la presión luchan contra estos efectos. Si podemos entender cómo estos organismos sobreviven en fuerte presión, podemos aplicar estos resultados a un estudio más amplio de la estabilidad de las biomoléculas. »

Óxido de trimetilamina o TMAO

La molécula en las células que produce el efecto protector contra la alta presión externa se llama TMAO – óxido de nitrógeno de trimetilamina. Los estudios han demostrado que la cantidad de TMAO en los organismos que habitan en el océano aumenta de acuerdo con la profundidad de su hábitat.

Dirigido por el Dr. Harrison Loran, también de la Facultad de Física y Astronomía, el estudio utilizó una de las instalaciones analíticas más avanzadas del mundo para investigar cómo afecta la presión extrema enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua adyacentes.

dispersión de neutrones

Denominada ISIS Neutron and Muon Source, la instalación analítica del STFC Rutherford Appleton Laboratory en Oxfordshire dispara un haz de neutrones (partículas subatómicas) a muestras de agua con y sin TMAO. El análisis se realizó a baja presión de 25 bar y alta presión de 4 kbar.

La prueba reveló detalles de la estructura atómica de las moléculas de agua.

A alta presión, los enlaces de hidrógeno en una muestra de agua pura se distorsionan y se vuelven menos estables y la red general de moléculas de agua se compacta.

Sin embargo, la presencia de TMAO fortaleció y estabilizó el enlace de hidrógeno y preservó la estructura de la red de agua. moléculas.

El Dr. Laurent dijo: «TMAO proporciona un ancla estructural que conduce a la capacidad del agua para resistir la presión extrema a la que está sujeta. Los resultados son importantes porque ayudan a los científicos a comprender los procesos mediante los cuales los organismos se han adaptado para sobrevivir. condiciones duras encontrado en los océanos.

A través del estudio, el equipo de investigación también pudo desarrollar el llamado «índice de osmolaridad de protección», que predice el nivel de TMAO necesario en las células de los organismos marinos para poder sobrevivir a cierta profundidad en los océanos.

El profesor Dogan agregó: «Nuestro estudio proporciona un puente entre el agua bajo presión a nivel molecular y la notable capacidad de los organismos para prosperar bajo estrés». alta presión en las profundidades de los océanos.

«La investigación publicada recientemente ha revelado nuevas especies que viven en el fondo de las profundidades marinas. Ahora entendemos las notables adaptaciones que han permitido que la vida explote estos hábitats».

los papel cientifico– “La capacidad del óxido de trimetilamina N para resistir la presión causando perturbaciones en la estructura del agua” – publicado en la revista científica química de la comunicación.