Жирные кислоты сыграли ключевую роль в выживании растений в Арктике.

Результаты исследования представлены в журнале «Физиология растений». Климатические условия Арктики можно смело охарактеризовать как экстремальные, требующие от обитателей региона специфических адаптационных механизмов. Одним из таких механизмов является способность поддерживать оптимальную функциональную активность биологических мембран благодаря уникальному составу жирных кислот в липидах, что обеспечивает устойчивость клеток в условиях низких температур.

Липиды представляют собой разнообразную группу веществ, присутствующих во всех живых клетках. К ним относятся, в частности, витамины A, E, D, K, холестерин и триглицериды. Их молекулы могут состоять из спирта и жирных кислот либо из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. При комнатной температуре одни липиды находятся в твердом состоянии, другие – в жидком. Входя в состав биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеточных стенок и активность многих ферментов, участвуют в формировании межклеточных контактов, а также водо- и теплоизоляционных барьеров, создают энергетический резерв организма и могут защищать его от механических воздействий.

В нескольких экотопах на острове Западный Шпицберген – уникальном биогеографическом регионе с суровым климатом, где соседствуют ледники и растительные сообщества – были собраны 11 видов высших сосудистых растений: семь видов травянистых многолетников (звездчатка приземистая, ясколка альпийская, смолевка бесстебельная, кисличник двупестичный, лютик серно-желтый, камнеломка дернистая и камнеломка поникающая) и четыре вида кустарничков (ива полярная, дриада восьмилепестная, голубика обыкновенная, береза карликовая). Были выявлены различия в составе и соотношении жирных кислот как между видами растений, так и внутри отдельных фракций липидов.

Ботаники отдельно изучили гликолипиды, фосфолипиды и нейтральные липиды, которые выполняют различные функции в растении и различаются по составу жирных кислот. Важным индикатором адаптационных способностей растения является соотношение насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Например, высокое содержание ненасыщенных жирных кислот способствует увеличению подвижности и «текучести» биологических мембран, что является важным фактором для выживания в холодном климате.

Исследователи установили, что жирнокислотный состав фракций липидов напрямую связан с уровнем активности вида растения, который определяется как экологической амплитудой, так и активностью вида в сообществе. Для видов с высокой активностью характерны высокие значения ненасыщенных и диеновых жирных кислот, что способствует их широкому распространению в арктических тундрах. Редкие и малораспространенные виды, наоборот, характеризуются более высоким содержанием насыщенных жирных кислот, что помогает поддерживать стабильность биологических мембранных систем.

Кроме того, в липидах этих растений наблюдается значительное содержание жирных кислот с длинной цепью, которые играют роль стабилизаторов биологических мембран в условиях экстремально холодной погоды. Виды, адаптированные к широкому спектру местообитаний, такие как ива полярная и ясколка альпийская, имеют значительное количество триеновых жирных кислот, что усиливает их фотосинтетический аппарат и устойчивость к холоду.

Таким образом, изучая химический состав арктических растений, можно найти ключ к пониманию того, как формируются уникальные стратегии выживания видов в Арктике.