Как дрожжи побеждают жару: ответ ученых24.08.2025 20:01

В связи с повышением глобальной температуры ученые обращаются к неожиданному источнику научных знаний — например, к дрожжам. Тем самым, что заставляют хлеб подниматься, а пиво шипеть. Дрожжевые грибы помогают понять, что позволяет одним формам жизни выживать в условиях экстремальной жары, а другим — нет.

В исследовании, опубликованном в журнале Molecular Biology and Evolution, биолог из Рочестерского университета Джастин Фэй и его коллеги сравнили два близкородственных вида дрожжей, чтобы понять, как организмы справляются с жарой и почему некоторые виды справляются с ней лучше, чем другие.

Белки — макромолекулы, отвечающие за большинство важнейших функций клетки — особенно чувствительны к теплу, и если они теряют свою форму, клетки могут погибнуть. Исследователи обнаружили, что выживание зависит не только от прочности белков, но и от клеточной среды, которая их поддерживает. Эти выводы могут изменить наши представления об эволюции, болезнях и жизни в условиях глобального потепления.

Профессор Фэй полагает, что полученные результаты, касаются не только дрожжей. Они имеют более широкое значение, поскольку механизмы стабильности белков являются общими для многих организмов. Эти знания также важны для общего понимания эволюции и того, как развиваются человеческие патогены, поскольку рост температуры тела требует от них аналогичных адаптаций.

Исследователи сравнили Saccharomyces cerevisiae (обычно известные как пекарские или пивные дрожжи) и Saccharomyces uvarum. Хотя эти два вида близкородственны, первый переносит охлаждение до 8 градусов Цельсия лучше, чем второй, что является существенной разницей с точки зрения микробиологии.

Фэй и его коллеги использовали метод, называемый термическим протеомным профилированием, который включает в себя обработку белков нагреванием и определение того, какие из них остаются растворимыми (свернутыми). Они обнаружили, что 85% белков S. cerevisiae более термостабильны, чем их аналоги из S. uvarum.

Как клетки помогают белкам

Исследователи обнаружили, что структура и термостабильность белков — не единственный фактор, влияющий на устойчивость организма к высоким температурам. Команда создала гибридные дрожжи, используя генетический материал как S. cerevisiae, так и S. Uvarum. Выяснилось, что даже более термочувствительные белки лучше сохранялись в гибридной клетке. Другими словами, клетки не оставляют белки на произвол судьбы, они привлекают другие молекулы, регулируют химические условия и используют так называемые «белки-шапероны», чтобы помочь базовым клеточным белкам сохранять свою форму и функционировать даже в условиях теплового стресса.

Результаты исследования показывают, что для выживания важны как структура, так и среда, и виды могут адаптироваться к более высоким температурам несколькими способами.

«Поскольку клеточная среда также важна, могут существовать способы, с помощью которых организмы могут развить определенную толерантность, не меняя при этом все свои белки», — говорит Фэй.

Работа основана на текущих исследованиях Фэя, которые включали:

• Объединение анализа на уровне белков с генетическими подходами для картирования пошаговых генетических изменений, которые делают возможным выживание в условиях повышения температуры;
• Выяснение того, почему некоторые виды адаптируются легче других;
• Выявление различий между видами в этих адаптивных шагах.

В конечном итоге эти знания могут пролить свет не только на то, как штаммы дрожжей эволюционируют, чтобы выживать в условиях жары, но и на более общие правила, управляющие тем, как жизнь адаптируется (или не адаптируется) к изменяющимся условиям окружающей среды.