Как золотые рыбки научились производить алкоголь

Большинство золотых рыбок и карпов, на первый взгляд, не кажутся уникальными и как многие думают, ничем не отличаются от других рыб. Но если Вы не знаете, эти рыбы являются одними из самых живучих на планете и все это благодаря алкоголю. Золотые рыбки живут спокойно, проводят ленивые дни роясь в гравии, плавают в поисках еды, но кроме этого, они могут выживать в обделенной кислородом воде в течение длительного времени, производя при этом свой собственный настоящий алкоголь.

Зачем золотым рыбкам производить алкоголь?

Для большинства животных, включая людей, недостаток кислорода может привести к летальному исходу в течение нескольких минут. Мы можем метаболизировать углеводы без кислорода, но в процессе вырабатывается токсичная молочная кислота, которая быстро накапливается в нашем организме. Но карп и его близкий родственник золотая рыбка нашли обходной путь.

Когда они метаболизируют углеводы анаэробно, конечным продуктом является не молочная кислота, а спирт, который легче удалить из организма. Именно эта ситуация является отличным примером естественной адаптации к временным плохим условиям жизни.

Сам процесс выработки алкоголя является результатом генетического сбоя, который произошел миллионы лет назад, и помогает золотой рыбке и ее дикому родственнику карасю, выжить в замерзших прудах Северной Европы и Сибири. Эти пруды практически полностью замерзают зимой, что по максимуму прекращает движение кислорода в воде, пока весной не растает лед.

В то время как большинство позвоночных животных могут выжить только в течение нескольких минут в условиях аноксии (отсутствие кислорода в организме или отдельных его тканях), карась обычно проводит все четыре-пять месяцев зимнего плавания в обледенелых прудах. Именно благодаря алкоголю, они переживают долгую, темную и холодную зиму. Без него, небольшой организм этих рыб не выдержал бы такого испытания.

Как организм золотой рыбки производит алкоголь?

Благодаря многим исследованиям, ученые обнаружили, что у рыбы есть собственная специализированная система производства алкоголя. Она включает в себя модификацию набора ферментов, которые направляют богатые энергией углеводы в митохондрии, производящие энергию части клетки. В ходе своего развития рыба получила второй набор ферментов, которые помогают превращать продукты обмена веществ в алкоголь при снижении уровня кислорода.

Ферменты действуют практически так же, как пивные дрожжи. Преобразуя молочную кислоту в этанол и затем сбрасывая этот этанол в воду, карп может месяцами выживать с очень небольшим количеством кислорода.

Ледяной покров закрывает рыб от воздуха, поэтому, когда водоем покрывается льдом, рыба потребляет весь кислород, а затем переключается на свой собственный алкоголь. Чем дольше рыба находится в морозных, безвоздушных условиях, тем выше уровень алкоголя в ее организме.

Несмотря на то, что у рыбы жабры буквально наполнены спиртом, их способен убить не он. Если зима длится слишком долго, у рыб заканчивается свое топливо, которое хранится в печени, и они умирают.

Бескислородная жизнь

Исследование предполагает, что эта адаптация развилась 8 миллионов лет назад у общего предка карася и золотой рыбки, посредством процесса, известного как дупликация всего генома, когда организм случайно формирует дополнительный набор своих генов, которые затем могут быть перенаправлены на новые функции. Делая алкоголь, карась и золотая рыбка могут выжить там, где никакая другая рыба не сможет.

Такая алкогольная адаптация означает, что рыба проводит большую часть зимы с уровнями алкоголя в крови примерно 55 миллиграммов на 100 миллилитров, что вероятно делает этих рыб на зимний период более медлительными.

Исследователи говорят, что есть некоторые очень важные уроки, которые необходимо извлечь из эволюционной адаптации, которая производит дублированный набор генов. Производство этанола позволяет карасю быть единственным видом рыб, выживающим и эксплуатирующим эти суровые условия, тем самым избегая конкуренции и избегая хищничества со стороны других видов рыб, с которыми они обычно взаимодействуют в лучше насыщенных кислородом водах.

Неудивительно, что золотая рыбка и его родственник карась являются одними из самых выносливых рыб на планете.