Златната рибка ще произвежда алкохол, за да оцелее в среда без кислород

Златната рибка може да оцелее няколко месеца без кислород, като произвежда алкохол, според проучване, публикувано в Scientific Reports от изследователски екипи от университетите в Осло и Ливърпул.

алкохол

Златни рибки и караки могат преживяват до 5 месеца без кислород (аноксична среда) чрез коригиране на техния метаболизъм за получаване на етанол. Това им позволява да оцелеят под леда през зимата, когато не могат да излязат на повърхността.

Лишаване от кислород при хората

Повечето гръбначни животни умират в рамките на минути след лишаване от кислород.

При нормални условия клетката получава енергията си от образуването на аеробен АТФ в митохондриите. АТФ е нуклеотид, който осигурява енергия за химични реакции в метаболизма, клетъчното делене, движението и преноса на молекули. Аеробното дишане е процес, който консумира кислород за създаване на енергия: АТФ чрез окислително фосфорилиране.

При хората лишаването от кислород води до пренасочване на кислород към основни органи (мозък, сърце, надбъбречни жлези), метаболитна ацидоза поради натрупване на млечна киселина по анаеробен път (без кислород).

На нивото на клетката, по време на хипоксия, липсата на кислород причинява липса на АТФ и деполяризация на плазмената мембрана на клетката, след това отваряне на зависимите от напрежението канали и следователно спад на потенциала на митохондриалната мембрана. Това води до натрупване на Ca2 + и необратимо увреждане на клетките (един от механизмите на мозъчно увреждане при задушаване). Ако задушаване продължава, безсъзнание и конвулсии, тогава обикновено се случва спиране на сърцето.

Как се справят златните рибки в среда без кислород ?

През зимата водните точки могат да бъдат замразени на повърхността. Този слой лед предотвратява обмена на кислород между водата и въздуха, което води до намаляване на съдържанието на кислород във водата. В тези случаи златните рибки влизат в анаеробно дишане (без кислород).

Тази способност за оцеляване в аноксична среда при златни рибки произтича от еволюционната адаптация на ензимен комплекс от Пируват дехидрогеназа (PDHc) в мускулите.

В присъствието на кислород пируватът се превръща в CO2 и ацетил-CoA, интегриран в цикъла на Кребс (TCA), който произвежда енергия.

При липса на кислород пируватът се превръща в CO2 и ацеталдехид. Активира се алтернативен PDHc ензим Е1 (алкохол дехидрогеназа) и превръща този ацеталдехид в етанол. Тази реакция е свързана с екзоенергетично повторно окисляване на NAD + до NADH и може да доведе до синтез на АТФ (енергия за клетката).

Съдържанието в кръвта на караси може да достигне до 50 mg алкохол на 100 ml в среда без кислород.

Тази адаптация също така позволява предпазвайте от хищници които не оцеляват в среда без кислород.

Това проучване също така предполага, че този алтернативен ензимен комплекс произтича от адаптация, датираща преди 8 милиона години от общ предшественик до златни рибки и каракуди чрез процес на дублиране на целия геном.

Fagernes et al. Изключителна толерантност към аноксия при каракуди и златни рибки чрез неофункционализация на дублирани гени, създавайки нов път за производство на етанол пируват декарбоксилаза. Научни доклади 7, Артикулен номер: 7884 (2017)