Представьте: температура падает ниже −60 °C, воздух обжигает, а берёза в якутской тайге спокойно переживает зиму. Как ей это удаётся? Учёные из Института биологических проблем криолитозоны СО РАН нашли ответ — и он прячется на молекулярном уровне. Результаты работы опубликованы в журнале «Физиология растений» (№ 4, 2026).
«Молекулярные губки»: природная защита от льда
Главный герой этой истории — белок-дегидрин. Его можно сравнить с молекулярной губкой: он активно связывает воду в клетках и не даёт ей превратиться в острые кристаллы льда, которые способны разорвать клеточные мембраны. Дегидрины вырабатываются в ответ на стресс — будь то холод, засуха или другие суровые условия.
Объектом исследования стала берёза повислая (Betula pendula Roth) — один из важнейших лесообразующих видов Северо‑Восточной Евразии. В Якутии проходит северо‑восточная граница её ареала: именно здесь дерево сталкивается с самыми жёсткими испытаниями — от экстремального холода до вечной мерзлоты.
Год под наблюдением: как берёза готовится к зиме
Чтобы понять механизм адаптации, учёные целый год собирали образцы почек берёзы в лесопарковой зоне Якутска. С помощью метода иммунодетекции (когда антитела помогают точно «вычислить» нужные белки) исследователи выделили две группы дегидринов:
- низкомолекулярные — с массой 15–21 кДа;
- среднемолекулярные — около 66–69 кДа.
Особенно интересной оказалась сезонная динамика низкомолекулярных дегидринов. Весной, когда начинается сокодвижение и почки трогаются в рост, эти белки полностью исчезают. Они возвращаются в конце августа — начале сентября, когда дни становятся короче, а температура постепенно падает. К октябрю их концентрация резко возрастает — как раз к наступлению устойчивых холодов. В зимние месяцы (с ноября по февраль) уровень белков держится на стабильно высоком уровне.
Любопытно, что даже у берёз из одной популяции набор защитных белков отличается. У многих деревьев нашлись дополнительные варианты (изоформы) массой 15 и 18 кДа. Но один белок оказался универсальным: дегидрин с массой 17 кДа присутствовал у всех исследованных берёз — стабильно и в большом количестве. Это может говорить о его особой роли в защите дерева.
Меньше воды — выше шансы на выживание
Учёные обнаружили чёткую связь между накоплением дегидринов и уровнем воды в тканях. Летом в почках берёзы содержится 50–60 % воды. Осенью, по мере роста концентрации защитных белков, содержание влаги плавно снижается до 35–40 % и держится на этом уровне всю зиму. Весной, когда дегидрины исчезают, оводнённость тканей снова растёт.
Получается, дерево само регулирует количество свободной воды, а дегидрины помогают удерживать оставшуюся так, чтобы она не разрушала клетки при замерзании. Это и есть тот самый природный механизм, который позволяет берёзе спокойно переживать якутские морозы.
«Высокий уровень полиморфизма дегидринов в почках отдельных экземпляров центрально‑якутской популяции берёзы повислой может свидетельствовать о значительном потенциале морозоустойчивости данного вида», — поясняют авторы исследования.
От природы к практике: что даёт открытие
Знание того, как берёза справляется с экстремальным холодом, открывает сразу несколько прикладных направлений:
- Селекция устойчивых деревьев. Понимание роли конкретных белков позволит целенаправленно отбирать генотипы берёз и других пород, способных выживать в суровых условиях. Это важно для лесовосстановления, развития северных лесных хозяйств и озеленения городов в холодном климате.
- Новые подходы к криоконсервации. В перспективе дегидрины могут лечь в основу составов, защищающих живые ткани при сверхнизких температурах. Такие разработки будут полезны в биотехнологиях, медицине и сельском хозяйстве.