การใช้ชีวิตภายใต้ความกดดันสูงเป็นเรื่องปกติธรรมดา ทะเลน้ำลึก — หมายถึงส่วนใดๆ ของมหาสมุทรที่อยู่ใต้พื้นผิวมากกว่า 200 เมตร — ประกอบขึ้นประมาณสองในสามของชีวมณฑลที่มีคนอาศัยอยู่ ที่นี่ น้ำทะเลที่มืดและเย็นยะเยือกมาพร้อมกับแรงกดดันที่รุนแรงพอที่จะบดถ้วยโฟมให้มีขนาดเท่าปลอกมือ อย่างไรก็ตาม หลายปีที่ผ่านมาสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายนี้ไม่ได้ถูกสำรวจโดยส่วนใหญ่แต่ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา ความก้าวหน้าในการดำน้ำลึกและเทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อมองเข้าไปในความมืดช่วยให้นักวิจัยสามารถสังเกตและค้นพบความลึกลับมากมายของอาณาจักรใต้ทะเลลึก แทนที่จะค้นหาภูมิประเทศที่แห้งแล้ง นักสำรวจเหล่านี้ได้ค้นพบสัตว์หน้าตาประหลาดจำนวนมากที่อาศัยอยู่ในสภาพที่แปลกประหลาด
ในปี 1977 นักวิทยาศาสตร์สะดุดล้มเป็นครั้งแรก
ในชุมชนที่กระจุกตัวอยู่ใกล้ปล่องไฮโดรเทอร์มอล ลึกลงไปประมาณ 2,500 เมตรบนพื้นทะเลใกล้หมู่เกาะกาลาปากอส ช่องระบายอากาศพ่นของเหลวที่ร้อนจัดและอุดมด้วยสารเคมีซึ่งค้ำจุนสัตว์ เช่น หอยยักษ์ หอยแมลงภู่ หนอนท่อ หอยทาก และกุ้ง นักวิจัยคนอื่นๆ ที่สำรวจความลึกที่มากขึ้น ได้พบสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่หลากหลาย เช่น สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำที่เหมือนกุ้งและปลิงทะเล รวมถึงปลาที่ผิดปกติ เช่น ปลาตกเบ็ด
ถึงกระนั้นจำนวนสัตว์ในทะเลก็ลดลงตามความลึกของคุณ ตัวอย่างเช่น ไม่ค่อยเห็นปลาต่ำกว่า 8,000 เมตร อาจเป็นเพราะความกดอากาศสูง
บนพื้นผิวโลก มนุษย์ต้องสัมผัสกับความกดดันชั้นบรรยากาศหนึ่ง นั่นคือ อากาศเพียง 14.7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว แต่น้ำมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศ การดำน้ำใต้ทะเล น้ำหนักของน้ำด้านบนทำให้ความดันเพิ่มขึ้นประมาณหนึ่งบรรยากาศทุกๆ 10 เมตร ที่ระดับความลึกของช่องระบายอากาศกาลาปากอส ความดันจะอยู่ที่ 250 บรรยากาศ หรือมากกว่า 3,600 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว Bruce Shillito นักชีวฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Université Pierre et Marie Curie ในปารีส
เปรียบเทียบแรงกดดันนั้นกับช้างที่นั่งอยู่บนเล็บเท้าของคุณ
แม้แต่ในช่วงแรกๆ ของการสำรวจใต้ท้องทะเลลึก นักวิทยาศาสตร์ก็ยังพบว่าตัวเองยังงงกับวิธีการที่ญาติสนิทของสปีชีส์น้ำตื้นสามารถเจริญเติบโตได้ในระดับความลึกที่มากกว่ามาก แต่การนำสายพันธุ์มาศึกษาในห้องทดลองนั้นยาก สัตว์บางชนิดมีถุงลมว่ายน้ำที่บรรจุแก๊สซึ่งระเบิดระหว่างทางขึ้นสู่ผิวน้ำ ทำให้สัตว์ตายได้ สัตว์ที่ไม่มีถุงลมในการว่ายน้ำและทำให้มันมีชีวิตขึ้นมาได้ มักจะอยู่ได้ไม่นานเพราะความกดดันที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงต้องยุ่งอยู่กับตัวอย่างเนื้อเยื่อที่นำมาจากสิ่งมีชีวิตที่ดึงมาจากน้ำ
เงื่อนงำแรกบางประการเกี่ยวกับการดัดแปลงแรงดันสูงเกิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1970 นักชีวเคมีสองคนที่สถาบัน Scripps Institution of Oceanography ในเมือง La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนีย เปรียบเทียบโปรตีนทั่วไปในปลามีหนามที่มีน้ำตื้นและน้ำลึก ซึ่งเป็นกลุ่มที่เกี่ยวข้องกับปลาหินที่พบนอกชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาเหนือ Joseph Siebenaller ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัย Louisiana State University ใน Baton Rouge และ George Somero จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้ค้นพบความแตกต่างที่สำคัญในเอนไซม์ที่เรียกว่า lactate dehydrogenase หรือ LDH ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสร้างพลังงานที่จำเป็นต่อการเคลื่อนไหวว่ายน้ำ
การศึกษาของพวกเขาแสดงให้เห็นว่า LDH ของญาติน้ำตื้นทำงานได้ดีที่ความดันต่ำที่เกี่ยวข้องกับความลึกน้อยกว่า 500 เมตรเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม LDH ที่ทำงานช้าลงของปลาที่มีชีวิตลึกยังคงทำงานได้ดีภายใต้แรงกดดันที่เพิ่มขึ้นของสภาพแวดล้อมที่ลึกกว่า การศึกษาเพิ่มเติมพบว่า LDH ในคู่ของสปีชีส์ในสี่ตระกูลที่แตกต่างกันแสดงการพึ่งพาแรงกดดันที่คล้ายคลึงกัน
Siebenaller ยังได้ร่วมมือกับ Paul Yancey นักชีววิทยาจากวิทยาลัย Whitman ในเมือง Walla Walla รัฐ Wash. เพื่อค้นหาวิธีที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งที่สัตว์ทะเลลึกจะปรับตัว: ผ่านโมเลกุลขนาดเล็กที่เรียกว่า piezolytes ที่ป้องกันแรงกดดันจากการบิดเบือนโปรตีน Yancey กำลังศึกษาว่าโมเลกุลดังกล่าวเรียกว่าไตรเมทิลเอมีนออกไซด์หรือ TMAO ช่วยรักษาเสถียรภาพของโปรตีนฉลามจากยูเรียที่มีความเข้มข้นสูงที่เก็บไว้ในเนื้อเยื่อของปลาฉลามได้อย่างไร เขาคิดว่า TMAO สามารถช่วยโปรตีนฉลามทำงานกับยูเรียได้หรือไม่ ก็อาจช่วยเรื่องแรงกดดันได้เช่นกัน
เมื่อเติมลงในตัวอย่างเนื้อเยื่อของปลา TMAO จะรักษาเสถียรภาพของโปรตีนต่อผลกระทบของแรงดันสูง ทำให้พวกมันพับเป็นรูปร่างสามมิติที่เหมาะสมได้
TMAO ยังพบได้ในปลากระดูก ปู และกุ้ง “มันทำให้ปลาและกุ้งมีกลิ่นคาว” Yancey กล่าว
นับตั้งแต่การค้นพบเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบโมเลกุลอื่นๆ ที่ทำหน้าที่เป็นตัวทำให้โปรตีนคงตัวในแบคทีเรียและสัตว์ในทะเลลึก ยานซีย์และกลุ่มของเขาได้ค้นพบโมเลกุลที่ทำให้เสถียรในหอยที่ยังไม่ทราบแน่ชัด และโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับความดันที่พบในปลิงทะเลกำลังได้รับการทดสอบเพื่อดูว่าสามารถรักษาเสถียรภาพของโปรตีนได้หรือไม่และอาจป้องกันกลุ่ม amyloid-beta ที่มีรูปแบบไม่ถูกต้องซึ่งเกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์
ยังคงมีคำถามเกี่ยวกับรายละเอียดของสารเพิ่มความคงตัวของโปรตีน: พวกมันปกป้องสัตว์ที่มีชีวิตลึกทั้งหมดหรือแค่บางส่วนหรือไม่? และพวกเขาสามารถปกป้องสัตว์ที่อาศัยอยู่ในบริเวณที่ลึกที่สุดของพื้นทะเลได้หรือไม่?
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
