Hvordan isormer har tilpasset seg is
Isormer lever på isbreer i Alaska og det nordvestlige Stillehavsområdet i Nord-Amerika, der temperaturene holder seg nær frysepunktet nesten hele året. Mellom sen vår og tidlig høst følger de en daglig rytme. På dagtid holder de seg skjult i små sprekker i isen. Om ettermiddagen, når sollys smelter noe av overflatevannet, kommer de fram for å spise snøalger og bakterier som finnes på breen, før de trekker seg tilbake i isen igjen når temperaturene synker. De er også svært motstandsdyktige mot den intense ultrafiolette strålingen på breoverflater. De er blant de største organismene i verden som tilbringer hele livssyklusen sin på is. Dersom temperaturene stiger mye over frysepunktet, begynner ormene å dø. Til tross for sin lille størrelse spiller de også en viktig rolle i breøkosystemer som mat for fugler og andre dyr.
Isormer reiser et fascinerende biologisk spørsmål: Hvordan kan de overleve og forbli aktive under så ekstreme forhold? Lave temperaturer bremser de kjemiske reaksjonene som celler er avhengige av for å overleve. Molekyler beveger seg langsommere, noe som gjør det vanskeligere for dem å kollidere med de riktige reaksjonspartnerne. Siden liv er avhengig av utallige molekylære kollisjoner som stadig skjer inne i cellene, blir energiproduksjon stadig vanskeligere i kulde. De fleste organismer reagerer ved å senke stoffskiftet. Isormer ser ut til å ha utviklet en annen løsning.
Forskere har funnet at isormer inneholder uvanlig høye nivåer av ATP, et molekyl som ofte omtales som cellens energivaluta. ATP driver nesten alt celler gjør, fra muskelbevegelser til transport av molekyler og reparasjon av skader. Hos de fleste organismer reduseres ATP-produksjonen i kulde. Isormer viser det motsatte mønsteret. ATP-nivåene deres øker faktisk når temperaturene synker. Forskere mener at disse uvanlig høye ATP-konsentrasjonene kan bidra til å kompensere for den reduserte molekylære bevegelsen i kulde, ved å øke sannsynligheten for at viktige cellereaksjoner fortsatt kan finne sted.
Denne tilpasningen kan være knyttet til mitokondriene, strukturene i cellene som er ansvarlige for produksjonen av ATP. Inne i mitokondriene finnes et proteinkompleks kalt ATP-syntase. Det fungerer omtrent som en mikroskopisk turbin. En strøm av protoner, små ladede partikler, passerer gjennom strukturen og får en del av komplekset til å rotere. Energien som oppstår fra denne bevegelsen brukes deretter til å produsere ATP.
Forskere oppdaget uvanlige modifikasjoner i ATP-syntasen hos isormer. Ett område inneholder en ekstra molekylær utvidelse som ikke finnes hos nært beslektede ormer. Forskerne foreslår at denne utvidelsen kan hjelpe protoner med å bevege seg mer effektivt gjennom ATP-produserende mekanismer under iskalde forhold, slik at isormer kan fortsette å produsere energi i kulde.
Det finnes også tegn på at deler av denne tilpasningen opprinnelig kan ha kommet fra mikroorganismer som lever i iskalde miljøer. Dette kan ha skjedd gjennom horisontal genoverføring, en prosess der gener overføres mellom organismer uten direkte slektskap. Dersom denne tolkningen stemmer, kan isormer ha fått deler av sin kuldetilpasning fra mikroorganismer som allerede var tilpasset livet i is.
Mange detaljer er fortsatt usikre, men isormer gir et imponerende eksempel på hvordan evolusjonen kan løse utfordringene i ekstreme miljøer. Forskere har til og med vist at noen av mekanismene knyttet til kuldetoleranse hos isormer også kan øke kulderesistensen hos andre organismer under laboratorieforhold. I stedet for bare å tåle kulde har isormer utviklet måter å fortsette å produsere energi under forhold som bremser de fleste livsformer. Etter hvert som isbreer fortsetter å krympe på grunn av stigende globale temperaturer, risikerer disse høyt spesialiserte ormene å miste leveområdene de er avhengige av, sammen med de økologiske relasjonene som har utviklet seg rundt dem. Selv disse små dyrene viser hvor bemerkelsesverdig tilpasningsdyktig livet kan være.
Léa Zinsli, PolarJournal
