Для многих позвоночных нехватка кислорода является смертельным приговором, даже для рыб. Тем не менее, есть одна маленькая пресноводная рыба, которая регулярно выживает в условиях, которые убили бы почти любое другое существо.
Эволюционный биолог Скотт Трэверс в своем материале для Forbes рассказал о золотом карасе (Carassius carassius). Эта рыба, которая может жить неделями и даже месяцами без кислорода.
Как золотые караси живут без кислорода
В исследовании, опубликованном в Journal of Experimental Biology, говорится о том, что золотой карась обитает в прудах и озерах Северной Европы и Азии, многие из которых замерзают в зимние месяцы. К середине зимы эти воды становятся полностью бескислородными.
Многие рыбы во время зимы мигрируют из прудов и озер Северной Европы и Азии, иначе они задохнутся. Тем не менее, золотой карась остается там.
В исследовании подчеркивается, что для большинства животных кислород служит конечным акцептором электронов в митохондриальном дыхании. Без него цепь переноса электронов останавливается, производство аденозинтрифосфата (универсальный источник энергии для всех живых клеток) прекращается, и клетки вынуждены переходить к анаэробному гликолизу. Этот процесс дает очень мало энергии, а также быстро производит токсичные побочные продукты.
Трэверс объяснил, что длительный анаэробный метаболизм у большинства позвоночных приводит к накоплению молочной кислоты, ацидозу тканей, отказу органов и, в конечном итоге, к смерти. Даже виды, которые считаются толерантными к гипоксии, не могут долго выживать без кислорода.
Золотые караси же не позволяют лактату накапливаться во время анаэробного метаболизма. Вместо этого они преобразуют лактат в этанол.
Впервые этот процесс был описан в исследовании 1980 года. В частности, ученые выяснили, что при исчезновении кислорода золотой карась перенаправляет конечные продукты гликолиза от накопления лактата к синтезу этанола с помощью модифицированных митохондриальных ферментов. В свою очередь, рыба выпускает этот этанол через жабры в окружающую воду.
Как долго могут выживать золотые караси без кислорода
Биолог отметил, что одного производства этанола недостаточно для выживания без кислорода. Даже при использовании этой сложной системы удаления отходов необходимо значительно сократить потребление энергии.
В другом исследовании 2021 года говорится о том, что золотой карась подвергается глубокой метаболической депрессии во время аноксии. В это время у рыбы замедляется сердцебиение, движения уменьшаются, а рост останавливается.
В это время метаболизм золотого карася может снизиться до менее чем 10 процентов от нормального уровня. Чтобы предотвратить чрезмерную активность, ионные каналы в нейронах регулируются. Синтез белка также сводится к минимуму, а потребление аденозинтрифосфата строго нормируется.
Ученые объяснили, что эта скоординированная остановка позволяет ограниченному количеству аденозинтрифосфата, генерируемому анаэробными путями, поддерживать основные клеточные функции в течение нескольких месяцев. В лабораторных экспериментах при низких температурах исследователи наблюдали за тем, как золотой карась выживает без кислорода более четырех месяцев. Но в естественных условиях этот срок будет зависеть от температуры, запасов энергии и размера тела.
В океане обитает единственная в мире теплокровная рыба
Ранее в IFLScience рассказали о краснопером опахе (лунной рыбе). Эта рыба уникальна тем, что она является теплокровной.
Ученые заметили, что красноперый опах всегда теплее, чем вода в окружении рыбы. Более того, они обратили внимание на то, что тепло не было связано с движением и было постоянным во всем теле рыбы, включая сердце.
Исследователи изучили анатомию и физиологию красноперого опаха и обнаружили нечто любопытное в жабрах рыбы. Сеть сосудов создает своего рода противоточный теплообмен в кровотоке жабр, то есть теплая кровь, покидающая тело, нагревает холодную кровь, возвращающуюся из жабр, объяснили в издании.
