Atklājumi.lv

e-žurnāls par zinātni, cilvēku un rītdienas tehnoloģijām

Kā un kādēļ zelta zivtiņas ražo alkoholu?

Detaļas: Publicēts 24 Augusts 2017; Autors Agnese Reķe

Zelta zivtiņas ir karpu dzimtas saldūdens zivis. Zelta zivtiņas ir īpašas ne tikai ar to, ka tās ir vienas no senākajām domesticētajām dekoratīvajām zivīm, bet arī ar kādu dabas dāvātu izdzīvošanas spēju – tās spēj ilgstoši izdzīvot bezskābekļa jeb anaerobos apstākļos, pateicoties unikālai spējai organismā ražot alkoholu.

Cilvēki un lielākā daļa citu mugurkaulnieku bez skābekļa iet bojā pāris minūšu laikā, bet zelta zivtiņas un to savvaļas radinieces karūsas anaerobos apstākļos spēj izdzīvot pat mēnešiem ilgi. Brīžos, kad ūdenstilpes aizsalst līdz pašam dibenam vai kritiski samazinās skābekļa daudzums ūdenī, daudzas zivis iet bojā, taču zelta zivtiņas un karūsas šai laikā sāk pārvērst pienskābi etanolā, ko pēc tam tās izšķīdina apkārtējā ūdenī, tā izvairoties no bīstamas pienskābes uzkrāšanās organismā.

Molekulāro procesu, kam pateicoties zelta zivtiņām piemīt neparastā izdzīvošanas spēja, zinātniekiem nebija izdevies izprast līdz pat šim brīdim. Oslo universitātes (Norvēģija) un Liverpūles universitātes (Lielbritānija) zinātniekiem jaunā pētījumā sarežģīto procesu beidzot izdevies izprast.

Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā “Scientific Reports”.

Par neparasto spēju jāpateicas papildus proteīniem

Jaunajā pētījumā internacionālā zinātnieku komanda atklājusi, ka zelta zivtiņu un karūsu muskuļi satur nevis kā ierasts vienu, bet divus proteīnu komplektus, kas parasti atbildīgi par ogļhidrātu novadīšanu uz to noārdīšanās vietu šūnu mitohondrijā. Šis process ir svarīgs solis enerģijas ražošanā.

Viens no proteīnu komplekts ir līdzīgs tiem, kas sastopami citu mugurkaulnieku sugu organismos, taču otrs proteīnu komplekts ir neparastāks – tā darbību strauju aktivizē skābekļa trūkums un tajā sastopama mutācija, kas ļauj notikt etanola veidošanās procesam ārpus šūnu mitohondrija.

Ģenētiskās analīzes parāda, ka pirmo reizi divi proteīnu pāri zelta zivtiņu priekštečiem parādījās pirms aptuveni 8 miljoniem gadu.

Ekoloģiskās nišas paplašināšana

Zemeslodes ziemeļu puses aukstie gadalaiki zivīm nav vieglākie izdzīvošanas apstākļi.

“Zivīm Ziemeļeiropā aizsalušos ūdeņos bez skābekļa reizēm nākas pavadīt pat vairākus mēnešus. Šai laikā alkohola koncentrācija karūsu organismā var sasniegt vairāk nekā 50 mg uz 100 ml, kas ir vairāk par atļauto alkohola daudzumu asinīs autovadītājiem lielā daļā valstu.

Tomēr labāk piepildīt savu organismu ar alkoholu, nevis pienskābi, kas bezskābekļa apstākļos ir vielmaiņas galaprodukts citiem mugurkaulniekiem, to skaitā cilvēkiem,” komentējis viens no pētījuma autoriem, doktors Maikls Berenbrinks (Michael Berenbrink) no Liverpūles universitātes.

Evolūcijas ceļā attīstītā spēja producēt etanolu karūsas ir padarījusi daudz ekoloģiski plastiskās - tās spēj apdzīvot ūdeņus, kas zemā skābekļa daudzuma dēļ nav pieejamas daudzām citām zivju sugām.

“Mūsu pētījums pierāda genoma dublēšanās nozīmi evolūcijas bioloģijā un sugu pielāgošanās procesā iepriekš nepiemērotiem apstākļiem,” norādījusi pētījuma galvenā autore doktore Katrīne Elizabete Fagernesa (Cathrine Elisabeth Fagernes) no Oslo universitātes.

Unikālā spēja ražot etanolu ir padarījusi zelta zivtiņas un to savvaļas radinieces karūsas par vienīgajām zivju sugām, kas var pārdzīvot ļoti skarbus ziemas. Tā rezultātā abas zivju sugas ir krietni paplašinājušas savu ekoloģisko nišu, vienlaikus mazinot konkurenci uz pieejamo barību un plēsēju draudus, ar kuriem tām būtu jāsaskaras ūdeņos ar labākiem skābekļa apstākļiem.

“Nav brīnums, ka zelta zivtiņas ir viens no izturīgākajiem mājdzīvniekiem,” par neparasto zelta zivtiņu izdzīvošanas spēju pajokojusi Fagernesa.

Avots:

news.liverpool.ac.uk