Karasi sa naučila fermentovať cukor na alkohol!
Karasi sa naučila fermentovať cukor na alkohol.
Pomáha im prežiť nedostatok kyslíka.!
Vedci z univerzity v Osle zistili, aké molekulárne úpravy umožňujú zlatú rybku a ich blízkym príbuzným dlhodobo bez kyslíka. Ukázalo sa, že v dôsledku zdvojnásobenia genómu kríženého kapra boli k dispozícii ďalšie kópie enzýmov oxidačného metabolizmu glukózy, ktoré sa premenili na enzýmy alkoholovej fermentácie. Krížnici sa namiesto oxidácie glukózy na oxid uhličitý za účasti kyslíka naučili premieňať ju na alkohol rovnakým spôsobom ako kvasinky. Článok uverejnený vo vedeckých správach.
Prevažná väčšina stavovcov sa dlho nezaobíde bez kyslíka, ale kaprovec obyčajný (ryby z rodu Carassius) je známy svojou schopnosťou udržiavať životne dôležitú činnosť za takýchto podmienok celé hodiny a dokonca aj mesiace. Pri hľadaní vysvetlenia tohto fenoménu vedci zistili, že kríženci a ich príbuzní, zlatá rybka, v tele hromadia pomerne veľké množstvo etylalkoholu..
Etanol je produktom oxidácie glukózy bez kyslíka, čo je proces známy ako alkoholová fermentácia. V prvom stupni sa glukóza pri glykolýze rozkladá na dve molekuly pyruvátu s tvorbou malého množstva energie vo forme ATP. Potom enzým pyruvát dekarboxylázy konvertuje pyruvát na acetaldehyd, ktorý sa za účasti alkoholdehydrogenázy prevádza na etanol..
Týmto spôsobom sa získava energia kvasiniek prakticky bez použitia mitochondrií a v nich prebiehajú oxidačné reakcie pyruvátu, ako je oxidačná fosforylácia. Práve tento proces vyžaduje prítomnosť kyslíka. Umožňuje oxidovať molekulu glukózy s maximálnym výťažkom ATP. Pyruvát sa v tomto prípade musí zlikvidovať pomocou enzýmu pyruvát dehydrogenázy..
Prevažná väčšina stavovcov používa oxidačnú fosforyláciu na výrobu energie. Ak v tkanivách nie je dostatok kyslíka, oxidácia glukózy sa zastaví pri glykolýze a vytvorený pyruvát sa zmení na kyselinu mliečnu. Vo vysokých koncentráciách je však pre tkanivá dosť toxický, takže bez kyslíka nemôžeme nekonečne oxidovať glukózu.
Nórski vedci zistili, že krížení v neprítomnosti kyslíka namiesto konvertovania pyruvátu na laktát ho prevádzajú na etanol pomocou alkoholových fermentačných reakcií. Táto skutočnosť je prekvapujúca v tom, že vyžaduje pyruvát dekarboxylázu, ktorú stavovce nemajú. Zdá sa, že u kapre crucian má podobnú aktivitu ďalšia forma pyruvátdehydrogenázy. Pred ôsmimi miliónmi rokov zažili predkovia moderných krížnikov a kaprov zdvojnásobenie genómu, v dôsledku čoho získali ďalšie kópie enzýmov..
Autori skúmali zmenu v expresii génov kódujúcich rôzne varianty podjednotiek komplexu pyruvátdehydrogenázy, keď bol obsah kapraru v akváriu bez kyslíka. Ukázalo sa, že u krížencov, ktorí nemohli dýchať, sa obsah mRNA v „dodatočných“ formách enzýmu zvýšil o jeden alebo dva rády vo svaloch v porovnaní s inými orgánmi. Zároveň vzdialení príbuzní kapra - kapra, takéto zvýšenie nezaznamenali (treba poznamenať, že kapor sa môže na chvíľu zdržať bez kyslíka, aj keď nie je ďaleko od kapra)..
Expresia izoforiem podjednotky pyruvát dehydrogenázy v tkanive kaprov, zlatých rybiek a krížoviek. E1a3 - izoforma zúčastnená na fermentácii
Vedci dospeli k záveru, že ďalšie izoformy enzýmu, ktoré vo všetkých ostatných stavovcoch, vrátane rýb, fungujú ako pyruvátdehydrogenáza, získali schopnosť Carassius premeniť pyruvát na acetaldehyd. Na dokončenie fermentačnej reakcie je však tiež potrebná alkoholdehydrogenáza. V krížovom genóme vedci našli tri varianty zodpovedajúceho génu, ktoré sa zjavne objavili aj v dôsledku duplikácie. Jedna z týchto variantov sa skutočne prejavila vo svaloch rýb..
Výsledný rybí alkohol sa zjavne vylučuje žiabre. Značná časť sa však stále hromadí v tkanivách, čo robí z kaprov a zlatých rybiek atraktívny objekt na štúdium mechanizmov tolerancie etanolu. Veľké množstvo glykogénu v pečeni umožňuje rybám udržiavať si minimálnu životnú úroveň po pomerne dlhú dobu..
V procese evolúcie získal kaprovec a zlatá rybka jedinečnú schopnosť stavovcov využívať glukózu s tvorbou alkoholu a tak sa obísť bez oxidačnej fosforylácie, a teda bez kyslíka. To umožnilo karasu vniesť ekologické výklenky nevhodné pre iné druhy, napríklad malé rybníky, ktoré v zime úplne zamrznú a v lete zarastajú..
Vedci nedávno zistili, že nahé krtká krysy sú tiež schopné nejaký čas obísť bez kyslíka. V tom im pomáhala vlastnosť metabolizmu charakteristická pre rastliny..
Video príbeh o zlatých rybkách a kaproch
