Эта рыба обитает в прудах и озерах Северной Европы и Азии, многие из которых замерзают в зимние месяцы.
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.
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.
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.
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.