Як працює блакитна кров?

Гемоціанін – буквально «блакитна кров» з грецької –функціональний аналог гемоглобіну, замість заліза містить мідь. Цей дихальний пігмент зустрічається в крові молюсків, членистоногих (мечохвостів, ракоподібних, павукоподібних і багатоніжок), оніхофор (вологолюбних наземних безхребетних, раніше причислявшихся до сороканіжкам). У 2003 році гемоціанін би виявлений і у представника класу комах – веснянки (Perla marginata).

Історія відкриття

Вже в кінці 18 століття було помічено, що кров молюсків має незвичний блакитний колір. Зокрема, це зазначав знаменитий французький натураліст Жорж Кюв’є. У 1878 році бельгійський фізіолог Леон Фредерік виділив блакитний пігмент з крові восьминога. При проходженні через зябра безбарвна кров набувала блакитний колір, і, крім того, спостерігалася флуоресценція. Фредерік здогадався, що саме ця речовина переносить кисень до органів і тканин, і запропонував нині закріплене за ним назву за аналогією з гемоглобіном.

У другій половині 20 століття детально вивчалися різні рівні структури гемоцианина, його властивості, відмінності мідьвмісного пігменту у різних видів. Дослідникам вдалося встановити, що гемоціанін молюсків і членистоногих розрізняється за структурою та деякими властивостями, а крім того, існують подібні металлопротеины, виконують інші функції крім перенесення кисню тканинам. Особлива увага приділялася і генетичної послідовності блакитної крові, на основі чого були висунуті нові припущення про спорідненість різних груп членистоногих і молюсків.

Крім цього, в останні десятиліття фахівці досліджують можливість застосування гемоцианина в медицині в якості компонента протипухлинних вакцин. На сьогоднішній день нам відомо, що ці речовини сприяє, в одних випадках, подолання імунологічної толерантності, в інших – підсилюють імунну відповідь і можуть сприяти одужанню пацієнтів.

Відміну від гемоглобіну

Гемоціанін, як і гемоглобін, проявляє кооперативность. Це означає, що при приєднанні однієї молекули кисню субодиницею блакитної крові у сусідніх субодиниць збільшується здатність приєднувати кисень. Точно таким же чином відбувається хімічна реакція і з чадним газом.

На відміну від гемоглобіну, що входить до складу еритроцитів, молекули гемоцианина розчинені в гемолимфе. Завдяки цьому мономери гемоцианина можуть об’єднуватися в дуже великі комплекси. Таким чином, у виноградної равлики вони можуть досягати молекулярної маси понад 9 мільйонів дальтон, будучи одним з найбільших відомих науці органічних сполук. Такі великі ансамблі дозволяють краще проявлятися кооперативним властивостями гемоцианина і в цілому краще переносити кисень.

Це особливо важливо для організмів, що живуть в умовах з малим вмістом кисню. При хронічній гіпоксії концентрація гемоцианина в гемолимфе значно зростає, компенсуючи брак кисню у воді. Аналіз змісту гемоцианина у крові морських ракоподібних навіть може використовуватися для спостереження за станом навколишнього середовища.

Еволюція гемоцианина

Як вже згадувалося вище, гемоціанін іноді може виступати не тільки в якості переносника кисню, але і виконувати інші функції. Наприклад, хелицеровые, – такі як павуки або скорпіони, – з допомогою гемоцианина каталізують синтез меланіну. Можна припустити існування подібного механізму і в інших членистоногих, а також молюсків.

Гемоціанін може виконувати функції тирозинази (ферменту, що каталізує окислення тирозину). У деяких павукоподібних є одразу два виду гемоцианинов: один задіяний в перенесенні кисню, а інший каталізує окислення тирозину. Дослідники відзначають, що гемоцианины і тирозинази мають спільне походження і розділилися в процесі еволюції приблизно 700 мільйонів років тому.

В організмі комах присутній білок гексамерин, який, як передбачається, стався від гемоцианина – однак втратив атоми міді і, як наслідок, здатність зв’язувати кисень. Тепер він служить комах в якості резерву поживних речовин. У деяких ракоподібних виявлено близьке до гемоцианину з’єднання, назване криптоцианин. Цей дихальний пігмент також втратив здатність зв’язувати кисень і тепер є структурним білком, керуючим процесами линьки ракоподібних.

Блакитна лапша на вуха

Багато людей досі задаються питанням: чи може кров людини містити мідь? Масла у вогонь підливає нашу багату культурну спадщину. Це і вислів «блакитна кров», застосовна до аристократії або вершків суспільства в загальних рисах, і легенди деяких народів, згідно з якими якісь стародавні правителі або, бути може, прибульці, мали кров’ю такого кольору. Та й як тут не згадати синіх індійських богів? Ось чому в інтернеті прижилася качка про «кианетиках».

Ввівши у пошуковик відповідний запит, можна дізнатися наступне. Нібито, кианетики – це унікальна група людей, у яких кров’яні тільця замість заліза містять мідь, і тому їх кров пофарбована в блакитний колір. Вони не страждають звичайними для «краснокровых» людей захворюваннями крові. Блакитна кров краще згортається, тому навіть при серйозних травмах кианетики не спливуть кров’ю. У світі їх зовсім небагато – не більше 7000 чоловік на все багатомільярдне людство.

Але, зрозуміло, в цьому немає і краплі правди, оскільки для людини мідь – натуральний отрута. Наявність міді в організмі навіть у відносно невеликих кількостях призводить до мідного отруєння. Не дарма одними з самих екологічно неблагополучних міст вважаються ті, в яких є мідеплавильний заводи або комбінати. Там і земля, і вода і повітря просочені сполуками міді, чому люди хворіють і в кінцевому підсумку відправляються на той світ. Однак автори байки про кианетиках всього лише хотіли пожартувати: це був першоквітневий розіграш, який з ентузіазмом підхопила жовта преса. Жарт вдався на славу!