Караси се научи да ферментира захар в алкохол!
Караси се научи да ферментира захар в алкохол.
Помага им да оцелеят с недостиг на кислород.!
Учени от Университета в Осло откриха какви молекулярни адаптации позволяват на златните рибки и техните близки роднини да преминат без кислород за дълго време. Оказа се, че поради удвояването на генома на кръстоносния шаран са на разположение допълнителни копия на ензимите на окислителния метаболизъм на глюкозата, които те са превърнали в ензими на алкохолна ферментация. Вместо да окисляват глюкозата до въглероден диоксид с участието на кислород, кръстоносците се научиха да я превръщат в алкохол по същия начин, както прави дрождите. Статия, публикувана в научни доклади.
По-голямата част от гръбначните животни не могат да се справят без кислород дълго време, но кръстоносните шарани (риби от рода Carassius) са известни със способността си да поддържат жизнената активност при такива условия с часове и дори месеци. В търсене на обяснение за това явление учените открили, че кръстоносците и техните близки, златни рибки, натрупват доста голямо количество етилов алкохол в тялото..
Етанолът е продукт на безкислородното окисляване на глюкозата, процес известен като алкохолна ферментация. На първия етап глюкозата при реакции на гликолиза се разгражда на две пируватни молекули с образуването на малко количество енергия под формата на АТФ. Тогава ензимът пируват декарбоксилаза превръща пируват в ацеталдехид, който се превръща в етанол с участието на алкохол дехидрогеназа.
По този начин се получава енергия от дрожди, практически без използване на митохондрии и реакции на окисляване на пируват, протичащи в тях, като окислително фосфорилиране. Именно този процес изисква наличието на кислород. Тя ви позволява да окислявате глюкозна молекула с максимален добив на АТФ. В този случай пируватът трябва да се изхвърли заедно с ензима пируват дехидрогеназа..
По-голямата част от гръбначните животни използват окислително фосфорилиране за генериране на енергия. Ако в тъканите няма достатъчно кислород, окисляването на глюкозата спира при гликолиза и образуваният пируват се превръща в млечна киселина. Въпреки това, във високи концентрации, той е достатъчно токсичен за тъканите, така че не можем безкрайно да окисляваме глюкозата без кислород.
Норвежките учени са открили, че кръстоносците при липса на кислород, вместо да преобразуват пируват в лактат, го превръщат в етанол, използвайки алкохолни реакции на ферментация. Този факт е изненадващ с това, че изисква пируват декарбоксилаза, която гръбначните животни нямат. При кръстоносните шарани допълнителна форма на пируват дехидрогеназа изглежда има подобна активност. Преди осем милиона години предците на съвременните кръстоносци и шарани са преживели удвояване на генома, в резултат на което те са придобили допълнителни копия на ензими.
Авторите изследват промяната в експресията на гени, кодиращи различни варианти на субединици на комплекса пируват дехидрогеназа, когато съдържанието на кръстоносните шарани в аквариум без кислород. Оказа се, че при кръстоносци, на които не е позволено да дишат, съдържанието на мРНК в „допълнителните“ форми на ензима се увеличава с един или два порядъка в мускулите в сравнение с други органи. В същото време далечни роднини на шаран - шаран, не са наблюдавали такова увеличение (трябва да се отбележи, че шаранът може да се справи и без кислород от доста време, въпреки че те са далеч от шаран).
Експресия на пироват дехидрогеназна субединица изоформи в шарани, златни рибки и кръстоносни тъкани. E1a3 - изоформа, участваща във ферментацията
Учените заключиха, че допълнителни изоформи на ензима, които във всички останали гръбначни животни, включително рибата, функционират като пируват дехидрогеназа, са придобили способността на Карасий да превръща пируват в ацеталдехид. За да завърши ферментационната реакция обаче е необходима и алкохолна дехидрогеназа. В кръстоносния геном изследователите откриха три варианта на съответния ген, който се появи, очевидно, и в резултат на дублиране. Един от тези варианти наистина се изразяваше в мускулите на рибата..
Полученият рибен алкохол, очевидно, просто се отделя чрез хрилете. Въпреки това, значително количество от него все още се натрупва в тъканите, което прави шаран и златна рибка привлекателен обект за изучаване на механизмите на толеранс на етанол. Голямото снабдяване с гликоген в черния дроб позволява на рибите да поддържат минимално ниво на жизненоважна дейност за доста дълго време..
По този начин в процеса на еволюция кръстоносният шаран и златните рибки придобиха уникална способност за гръбначните животни да използват глюкоза с образуването на алкохол и по този начин без окислително фосфорилиране и следователно без кислород. Това позволи на шаранът да заселва екологични ниши, неподходящи за други видове, например малки водоеми, които през зимата напълно замръзват и през лятото зарастват.
Наскоро учените откриха, че голите плъхове на мол също са в състояние известно време да се справят без кислород. В това им помогна характеристика на метаболизма, характерна за растенията..
Видео история за златни рибки и шарани
