A medúzák puha, lebegő teste szó szerint szétesik, ha elhagyják mélységi otthonukat, ahol a nyomás eléri a 400 bart, ami nagyjából 15 afrikai elefánt súlyának felel meg egy tenyerünkben tartva. A kutatók nemrégiben rájöttek, hogyan lehet ez: e kocsonyás lények sejtmembránjainak működéséhez és alakjuk megőrzéséhez extrém nyomásra van szükség.

Weishu Zhao 2 évvel ezelőtt maga is megtapasztalta a mélytengeri medúzák gyenge pontját a Mariana-árokban végzett merülés során. „Amikor a medúzákat befogtuk, gyönyörűnek tűntek, de mire visszaértünk a hajóra, eltűntek” – mondja Zhao, a sanghaji Jiao Tong Egyetem extremofil mikrobiológusa, aki nem vett részt az új kutatásban.

Az állatok tényleg nagyon sérülékenyek természetes környezetükön kívül: akkor is gyakorlatilag elolvadnak, ha hidegen tartják őket, ami arra utal, hogy nem a hőmérséklet-változás a hibás. Az új vizsgálatról beszámoló tanulmány szerzői szerint a jelenséget a sejtmembránok okozzák, amelyek nagyrészt lipidekből állnak – vagyis zsíros, összenyomható molekulákból, amelyek a nyomásváltozás hatására könnyen deformálódnak.

Hogy feltárják a rejtélyt, a kutatók távirányítású tengeralattjárókkal 4 kilométer mélységig gyűjtöttek bordásmedúzákat. „Egy bordásmedúzát távirányítású járművel elkapni olyan, mintha egy pillangót fognánk be egy kotrógéppel” – mondja Jacob Winnikoff, a Harvard mélytengeri biokémikusa, a kutatás vezetője. A csapat más, alacsony nyomáson, az óceán felszíne közelében lebegő bordásmedúza-fajokat is begyűjtött, és a hőmérsékleti faktor ellenőrzésére Hawaiitól az Északi-sarkvidékig terjedő szélességi körökből is gyűjtöttek állatokat.

A laboratóriumban a kutatók a medúzákból kivont lipidekből membránokat készítettek, és különböző nyomás alatt figyelték meg őket többféle eszközzel. Alacsony nyomáson a mélytengeri bordásmedúzák lipidjeiből készült membránok szétestek, és minden egyes darab szűk csővé görbült. Közelebbről megvizsgálva kiderült, hogy miért: sekélyvízi rokonaikhoz képest a mélytengeri medúzák ötször több lipidet tartalmaznak a PPE nevű lipidtípusból.

A membránban lévő lipidek hengerek soraihoz hasonlítanak, amelyek függőlegesen állnak. Alacsony nyomáson azonban a PPE egyik végén kiszélesedik, és kúp alakúvá válik. Amikor sok PPE lipid együttesen teszi ezt, a kutatócsoport megállapította, hogy a membránnak ez a része meggörbül. Az óceán mélyén uralkodó extrém nyomás azonban a PPE-ket viszonylag hengeres formára kényszeríti, ami lehetővé teszi, hogy a lipidek stabil membránt alkossanak.

E komplex molekuláris tulajdonság nélkül a mélység a végzetet jelentheti. Amikor a kutatók olyan Escherichia coli baktériumokat vetettek be, amelyeket úgy módosítottak, hogy rendkívül stabil, hengeres lipidjeik soha ne görbüljenek meg, és 5 kilométer mélységnek megfelelő nyomáson tartották őket, a baktériumok elpusztultak, mivel lipidjeik túl szorosan préselődtek össze.

„A sejtmembránok nem lehetnek túl rendezettek: folyékonynak kell lenniük, hogy a fehérjék és a többi dolog mozoghasson bennük” – mondja a tanulmány vezető szerzője, Itay Budin, a UCSD biofizikusa. Ezzel szemben az E. coli, amelyet úgy alakítottak ki, hogy PPE-t termeljen, nyomás alatt is jól működött. A molekula természetes kúp alakja éppen eléggé ellenáll a tömörítő erőknek ahhoz, hogy a nyomáshoz igazodó membránok a folyékonyság „arany középútján” maradjanak, magyarázza Budin. A szakértők szerint ez az alkalmazkodás legalább három különböző alkalommal alakult ki a vizsgált medúzák csoportjában. Bartlett nem lepődne meg, ha a további kutatások során kiderülne, hogy a mélység más lakói, például a tengeri uborkák, a rákok vagy a csigahalak is hasonlóan viselkedő lipideket használnak, hogy extrém nyomáson éljenek.

Ez a fajta stratégia azonban korlátozhatja egyes bordásmedúzák alkalmazkodóképességét az éghajlatváltozáshoz. A vizsgálatban szereplő, legkevesebb PPE-vel rendelkező fajok a gyorsan melegedő sarkvidéki vizekből származnak, ahol a hőség elől északabbra költözés nem lehetséges. Ha nincs elég PPE a membránjukban, az élőlények nem biztos, hogy képesek lesznek áttelepülni a mélyebb vizekbe, ahol még mindig hideg van. Winnikoff szerint a sekélyvízi bordásmedúzákat nem fenyegeti veszély, de ha a felmelegedés miatt csökkenne a populációjuk, az kihatna az általuk lakott ökoszisztémákra: ezek az élőlények a zooplanktonok fő ragadozói, amelyek a tápláléklánc alapját képezik, és a tengeri élővilág széles skáláját látják el táplálékkal.

A medúzák membránjainak tanulmányozása nemcsak az ő korlátaikat, hanem sajátjainkat is feltárhatja. „Ilyen típusú lipidek vannak a vérsejtjeinkben és az idegsejtjeinkben, de eddig sok találgatás volt arról, hogy pontosan mit is csinálnak” – mondja Winnikoff. A medúzákhoz hasonlóan az idegsejtjeink membránjainak is éppen megfelelő mennyiségű folyadékra van szükségük a működéshez. Egyes vizsgálatok a PPE-hez hasonló lipidek hiányát olyan betegségekkel hozták összefüggésbe korábban, mint például az Alzheimer-kór. Winnikoff szerint, ha többet tudunk meg ezen lipidek szerkezetéről és viselkedéséről, az idővel segíthet megérteni, hogy mi lehet az összefüggés ezen a téren.