Ученые из университетов Осло и Ливерпуля раскрыли секрет замечательной способности золотых рыбок вырабатывать алкоголь, чтобы выжить в суровые зимы под замерзшими озерами.
Люди и большинство других позвоночных животных умирают в течение нескольких минут без кислорода. Тем не менее, золотые рыбки и их дикие сородичи, караси, могут днями и даже месяцами выживать в бескислородной воде на дне покрытых льдом прудов.
В это время рыбы способны преобразовывать анаэробно вырабатываемую молочную кислоту в этанол, который затем диффундирует через их жабры в окружающую воду и предотвращает опасное накопление молочной кислоты в организме.
Молекулярный механизм этой весьма необычной способности, которая уникальна среди позвоночных и чаще ассоциируется с пивными дрожжами, теперь раскрыт и опубликован в журнале Scientific Reports.
Международная группа ученых показала, что мышцы золотых рыбок и карасей содержат не один обычный, а два набора белков, которые обычно используются для направления углеводов на их расщепление в митохондриях клетки, что является ключевым этапом для производства энергии.
Хотя один набор этих белков очень похож на белки других видов, второй набор сильно активируется при отсутствии кислорода и демонстрирует мутацию, позволяющую направлять метаболические субстраты для образования этанола вне митохондрий.
Дальнейший генетический анализ предполагает, что два набора белков возникли как часть события дупликации всего генома у общего предка золотых рыбок и карасей около 8 миллионов лет назад.
Доктор Майкл Беренбринк, физиолог-эволюционист из Ливерпульского университета, сказал: «Во время их пребывания в бескислородной воде в покрытых льдом прудах, которое может длиться несколько месяцев в их северной европейской среде обитания, концентрация алкоголя в крови у карася может достигать более 50 мг на 100 миллилитров, что превышает допустимый предел вождения в нетрезвом виде в этих странах.
"Однако это все же гораздо лучшая ситуация, чем восполнение молочной кислоты, которая является конечным продуктом метаболизма для других позвоночных, включая человека, когда они лишены кислорода."
Ведущий автор, доктор Катрин Элизабет Фагернес из Университета Осло, сказала: «Это исследование подчеркивает роль дупликации всего генома в эволюции биологической новизны и адаптации видов к ранее негостеприимной среде».
Производство этанола позволяет карасям быть единственными видами рыб, выживающими и эксплуатирующими эти суровые условия, тем самым избегая конкуренции и избегая хищничества со стороны других видов рыб, с которыми они обычно взаимодействуют в более насыщенных кислородом водах.
"Неудивительно, что двоюродный брат карася, золотая рыбка, возможно, является одним из самых выносливых домашних животных, находящихся под опекой человека."
Работа является результатом сотрудничества ученых из Ливерпульского университета, Великобритания, и Университета Осло, Норвегия. Работа финансировалась Исследовательским советом Норвегии.