Тихоокеанский голубой тунец — главные хищники, известные своими эпическими миграциями через Тихий океан. Они также уникальны среди костных рыб, поскольку обладают теплым телом (эндотермичны) и способны повышать температуру своего тела до 20 ° C по сравнению с окружающей водой. Они также могут нырять на глубину ниже 1000 м в более холодную воду, что влияет на температуру их сердца.
Доктор Холли Шилс с факультета естественных наук университета говорит: «Когда тунцы ныряют на холодную глубину, температура их тела остается теплой, но температура сердца может упасть на 15 ° C в течение нескольких минут. Сердце замерзает, потому что оно получает кровь непосредственно из жабр. который отражает температуру воды. Это явно создает нагрузку на сердце, но оно продолжает биться, несмотря на изменение температуры. У большинства других животных сердце останавливалось ».
Несоответствие между потребностями в кислороде плавательных мышц тунцов и сердечной системой, работающей при температуре воды, — это загадка, которую команда давно пытается решить.«Тунцы занимают уникальное место в эволюции костных рыб», — говорит профессор Барбара Блок из Стэнфорда. «Их тела почти такие же, как у нас — эндотермические, но их сердце работает, как у всех рыб при температуре окружающей среды.
То, как сердце продолжает работать, когда рыба движется в более холодную воду, является ключом к их расширенному глобальному ареалу».Чтобы изучить проблему, команда, включая доктора Джину Галли из Манчестерского факультета медицинских и гуманитарных наук, работала в Центре исследования и сохранения тунца при Стэнфордском университете, одном из немногих мест на планете, где есть живой тунец для исследований.
Команда профессора Блока использовала электронные метки для наблюдения за синим тунцом в дикой природе: «Эти рыбы родились в водах у берегов Японии и в первый год жизни переплывут океан в Калифорнию. Здесь мы помечаем тунцов и отслеживаем их миграции в течение многих лет.
Данные показывают, что тунцы имеют очень широкий диапазон термостойкости, и команда из Манчестера и Стэнфордского университета работала вместе почти два десятилетия, чтобы выяснить, насколько сердце этой уникальной рыбы приспособлено к таким перепадам температуры ».Отслеживая голубого тунца в дикой природе с помощью архивных меток, исследователи смогли измерить три вещи: глубину залегания рыбы; его внутренняя температура тела и температура окружающей воды.
Затем они использовали дикие данные, чтобы установить экспериментальные условия в лаборатории с отдельными клетками сердца тунца, чтобы увидеть, как они бьются. Результаты опубликованы в Proceedings of the Royal Society B.
Доктор Шилс объясняет свои выводы: «Мы обнаружили, что изменения в сердцебиении из-за умеренного климата в сочетании со стимуляцией адреналина во время дайвинга регулируют электрическую активность сердечных клеток для поддержания постоянного цикла кальция, необходимого для продолжения работы насоса. из-за этого изменения температуры цикл кальция нарушится, наши сердца перестанут биться, и мы умрем ».Профессор Блок говорит, что это открытие может объяснить какое-то странное поведение, которое они наблюдали у помеченного тунца: «Мы записывали рыбу, плывущую на более холодные глубины только для того, чтобы быстро всплыть в более теплые поверхностные воды, так называемое« прыжковое »погружение. работают в море и в лаборатории, и теперь мы знаем, что сердца рыб замедляются, когда они остывают, и когда они всплывают на поверхность, они ускоряются. Наши результаты показывают, что адреналин, активируемый стрессом от дайвинга, играет ключевую роль в поддержании способности сердца снабжать организм энергией. кислородом ".Следующим шагом команды будет тестирование других видов рыб, чтобы увидеть, является ли этот метод поддержания сердцебиения при низких температурах уникальным для синего тунца.
Профессор Блок говорит: «Мы также изучаем сердце голубого плавника при максимально высоких температурах, поскольку это может быть пределом их возможностей. На сегодняшний день исследования подтолкнули сердце голубого плавника к температуре 28 ° C».
Доктор Шилс заключает: «Это исследование было направлено на понимание того, как животные действуют в условиях резких изменений окружающей среды. Это дает нам четкое представление о том, как один вид поддерживает свою сердечную функцию при различных температурах, что нам нужно будет изучить дополнительно, учитывая зарегистрированные изменения температуры Земли. . "