Bár sokan meglepődnek, ha a téli hidegben a szabadban futkározó vagy a hó fölött röpködő rovarokat pillantanak meg, a rovarok némelyikét nem zavarja sem a hó, sem a hideg.
A téli szúnyogok (Trichocera sp.) például éppen a rideg téli időszakban érzik magukat otthonosan. Először 2004-ben sikerült lefényképeznem őket egy napsütéses napon, nem messze a borszéki Hétvezér forrástól. A hószúnyogok ősztől tavaszig enyhe, napsütéses időben gyakran láthatók a levegőben, időnként akár tömegesen is amint násztáncukat járják. Hosszú, vékony lábú 8-12 mm-es rovarok amelyeknek csak mintegy 110-120 faja él a világon, ebből kb. 50 Európában. Nem kell attól tartanunk, hogy ránk támadnak, és a vérünket szívják: szájszerveik ugyanis annyira visszafejlődtek, hogy még táplálkozni sem igazán tudnak. A téli szúnyogok lárvái a talajban, avarban élnek, korhadó szerves anyagokkal, gombákkal és állati ürülékkel táplálkoznak.
Téli szúnyog
Igazi téli rovarok a hótücskök (Boreus hyemalis) is. Szélsőségesen alkalmazkodtak a hideghez, ezért elpusztulnak, ha sokáig kézben tartjuk őket. Kicsi 3-5 mm-es, sötét színű, röpképtelen rovarok. Sebesen futkosnak a talajon és hosszú középső és hátulsó pár lábaikkal nagyokat képesek ugrani, ezért Németországban hóbolhának is nevezik. Nem is bolha, nem is tücsök, hanem a skorpiólegyek rendjébe tartozó faj. Hogy mennyire jól érzik magukat a hómezőkön, azt az is jelzi, hogy ilyenkor párosodnak. A hím párzás közben kampószerű fogókészülékké módosult szárnyaival megragadja nőstényt. A nőstény ezután olyan helyet keres, ahol tojócsöve eléri a talajt, és lerakja petéit. A lárvák két éven át fejlődnek a földben. A hótücsköknek mintegy 30 faja ismert. Elpusztult kis rovarokat keresnek a jégen és a havon, de mohákkal és más növényekkel is táplálkoznak. Az emésztés már a száj előtt megkezdődik: táplálékukra nyálat juttatnak, ami azt rövid idő alatt feloldja.
Hótücsök (forrás)
Az alig 1,5-2 mm nagyságú fekete gleccserbolha lakóhelye a havasok örök hava és jege, ahol gyakran olyan bámulatos mennyiségben fordulnak elő, hogy helyenként a talajt és a jégrepedéseket feketére festik. Ha megzavarják őket, élénken ugrándoznak. Táplálékul különböző apró élőlényeken kívül azoknak a rovaroknak a maradványai szolgálnak, amelyeket a szél sodort a jeges magasságokba. Ez sem bolha, hanem egy ugróvillás (Collembola), amelyről az első leírások a XVI. századból származnak. A fajt 1839-ben írta le a geológus Eduard Desor, az ő emlékére kapta a Desoria glacialis nevet. "Vére", hemolimfája -15C-ig folyékony állapotban marad.
Gleccserbolha (forrás)
A gleccserbolha az ausztriai Tux-Finkenberg egyik turistalátványossága. Az itteni Gleccserbolha park meglátogatására a Luis-nak elnevezett gleccserbolha hívogat.
Fagyásgátló fehérjék
A hőmérséklet csökkenése a szervezeten belüli folyadékok fagyását okozza. A fagyás egyrészt dehidratációhoz vezet, másrészt a sejtek mechanikai roncsolódásához és ezen keresztül a szervezet pusztulásához. Vajon miért nem fagy meg a téli szúnyog, gleccserbolha, hótücsök, mitől váltak hidegtűrőkké? Kiderült, hogy ezek a fajok a hideg beköszöntével különböző fagyásgátló molekulákat kezdenek el szintetizálni: polialkoholokat és cukrokat (glicerol, szorbitol, fruktóz, szacharóz, trehalóz stb.), illetve ú.n. fagyásgátló fehérjéket (AFP). Az AFP-ket (antifreeze protein) először a sarki tengerekben élő halfajok véréből mutatták ki, de utána megtalálták őket hidegtűrő baktérium-, növény-, gomba-, rovarfajokban is. Molekuláris szerkezeti sokféleségük ellenére közös tulajdonságuk, hogy jégkötő fehérjék amelyek rendelkeznek egy lapos jégkötő molekulafelszínnel. A képződő jégkristályokhoz kötődve meggátolják ezek növekedését, a makroszkópikus jégkristályok kialakulását. Csökkentik a testfolyadékok fagyási pontját anélkül, hogy módosítanák az olvadási hőmérsékletüket.
Rovarból izolált fagyásgátló fehérje térszerkezete (PDB kód: 1EZG) – a fehérjeszerkezeteket Rastop-pal generáltam a Protein Data Bank-ból származó megfelelő PDB file-okból
Lepényhal I-es típusú fagyásgátló fehérjéje (PDB kód: 1WFA)
Hering II-es típusú fagyásgátló fehérjéje (PDB kód: 2PY2)
“Halfehérje” a fagyiban
Az Unilever – a világ legnagyobb élelmiszergyártó konszernje – fagyijai előállítására egy tengeri halból (Macrozoarces americanus) származó II-es típusú génmódosított fagyásgátló fehérjét használ fel. Így a fagyiban a jégkristályok alacsonyabb hőmérsékleten képződnek, a fagyihoz 50%-al kevesebb zsíradékot kell felhasználni és emiatt 30%-kal kevesebb kalóriát fog tartalmazni. A „halfehérje” amelyet egy génmanipulált élesztősejttel szintetizálnak a fagylaltnak mindössze 0,01%-át teszi ki.
Lepényhal génje a fagytűrő búzában
A fagytűrő fehérjéket már a növénynemesítésben is felhasználják. Egy lepényhal (Pleuronectes americanus) genetikailag módosított AFP génjét jutatták be sikeresen a tavaszi búzába amely ezáltal a -7C-os fagyoknak is ellenállóvá vált.
A gleccserbolha és a szervátültetések
Kanadai kutatók egy tartósan fagypont alatt élő gleccserbolhafaj (Hypogastrura harveyi) anyagcseréjét tanulmányozva egy eddig ismeretlen típusú, az eddigiektől eltérő molekulaszerkezettel rendelkező fagyálló fehérjét fedeztek fel. Felhasználásával az átültetésre váró szerveket fagyásveszély nélkül lehetne alacsonyabb hőmérsékleten, a jelenginél hosszabb ideig tárolni (a transzplantálandó szerveket jelenleg a jégkristály képződés elkerülése miatt fagypont fölött tárolják). Mivel az eddig ismert fagyásgátló fehérjéktől eltérően az új AFP testhőmérsékleten elbomlik, ezért immunreakciót sem váltana ki.
A gleccserbolha új típusú fagyásgátló fehérjéje (PDB kód: 2PNE)
