Золотые рыбки способны выживать без кислорода благодаря алкоголю
Золотые рыбки (Carassius auratus) и их более крупные родственники, золотые караси (Carassius carassius), ценятся как декоративные прудовые рыбы в течение многих столетий. Если пруд замерзает зимой, эти рыбы способны выжить даже при небольшом количестве кислорода в воде. Международная группа ученых описала механизм, позволяющий рыбам жить практически без кислорода в течение месяцев.
В такие периоды в организме рыбы накапливается большое количество молочной кислоты. Уже в 1980-е годы было известно, что часть этой кислоты со временем преобразуется в этанол, который рыба «выбрасывает» через жабры. Эта способность позволяет организму избежать ацидоза - увеличения кислотности.
В первой серии новых экспериментов рыб разделили на четыре группы по 13 особей. Первая группа находилась в воде с обычным уровнем кислорода, вторая испытывала недостаток кислорода в течение дня, третья - в течение недели. Четвертую группу лишили кислорода на неделю, а затем повысили уровень газа до нормального и наблюдали за состоянием рыб еще шесть дней. Во второй части экспериментов участвовали три группы по три особи. Первая группа стала контрольной, рыбы во второй и третьей группах выживали без кислорода при температуре 4°C в течение одного и семи дней соответственно. Затем ученые исследовали образцы скелетной мышечной ткани нескольких погибших рыб. Предыдущие исследования показали, что именно благодаря этой ткани молочная кислота «превращается» в этанол.
Ученые обнаружили, что в тканях рыб вырабатываются два типа схожих ферментов, необходимых в процессе переработки глюкозы. Как и у других животных, у карасей и золотых рыбок в этом процессе участвует пируватдегидрогеназный комплекс, состоящий из нескольких ферментов. Он преобразует молекулы пировиноградной кислоты, конечного продукта процесса окисления глюкозы. Однако в условиях недостатка кислорода пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты, а ее избыток может отравить рыбу. При кислородном «голодании» организм карасей и золотых рыбок начинает вырабатывать не пируватдегидрогеназу, а другой фермент. Он аналогичен ферменту, который участвует в анаэробном распаде углеводов в клетках дрожжей - пируватдекарбоксилазе. Этот фермент способствует выделению ацетальдегида. С помощью другого фермента, алкогольдегидрогеназы, это соединение преобразуется в этанол. Спирт выделяется через жабры, но часть остается в организме рыбы.
Генетический анализ показал, что караси и золотые рыбки обладают двумя «параллельными» наборами генов, связанных с выработкой этих ферментов. Рыбы унаследовали эту особенность от общего предка. По оценкам ученых, дупликация его генома произошла около 8 миллионов лет назад.
По словам одного из авторов статьи, в «бескислородные» периоды концентрация этанола в крови карпов может превышать 50 мг на 100 мл. Людям с подобной концентрацией алкоголя в крови в некоторых странах запрещено находиться за рулем автомобиля.
Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Ранее ученые обнаружили рыбу, живущую на глубине более восьми километров.
