Рыбы населяют почти все известные водоемы. Они живут как в тропических, так и в полярных морях, в холодных озерах и в горячих источниках. В процессе эволюции некоторые виды приобрели свойства, позволяющие выживать в самых экстремальных условиях. Подобную адаптацию живых существ к среде обитания называют физической аккомодацией.
Температура поверхности полярных морей колеблется от +4 до -1,7 градусов по шкале Цельсия. А на глубине 50 метров она достигает своего минимального значения: -1,9 градуса. Даже в соленой морской воде при таких условиях образуются кристаллики льда. Для обычных рыб контакт с ледяными кристаллами кончается гибелью, но для холодолюбивых северных видов это нормальные условия существования.
Низкие температуры, как правило, разрушающе действуют на клетки и ткани живого организма. При температурах ниже нуля основные повреждения связаны с процессом кристаллообразования. В межклеточной жидкости образуются кристаллики льда, что приводит к перемещению жидкости из клетки в межклеточное пространство. В результате клетка обезвоживается, а кристалл растет. Спустя некоторое время лед начинает образовываться и в самих клетках.
Понятно, что образование кристаллов деформирует клетку, иногда даже повреждает протоплазму. Обезвоживание клетки может привести к еще более неприятным последствиям: денатурации протоплазматических белков.
Для того чтобы выжить, рыбы полярных морей выработали механизмы адаптации, схожие у всех существ, вынужденных переносить экстремально низкие температуры.
В процессе эволюции возникли 3 способа биохимической защиты от замерзания:
1) снижение температуры замерзания жидкостей организма;
2) адаптация клеток к образованию кристаллов в межклеточном пространстве;
3) предотвращение обезвоживания клетки при переохлаждении.
Антарктические и арктические рыбы синтезируют в своем организме «антифриз» - высокомолекулярные соединения, препятствующие кристаллизации жидкости. Антифризные белки или полигидроксилы рыб способны понизить точку замерзания жидкостей своего организма до -2 градусов по Цельсию. Что достаточно для выживания в полярных водах.