Dieren produceren veel rare verbindingen. Neem bijvoorbeeld inktvisinkt, skunkspray of zelfs hagfish slijm. Maar een van de vreemdste dierlijke bijproducten is goudvisalcohol. Wanneer onze vinvrienden in zuurstofarme omgevingen zijn, zoals op de bodem van een bevroren vijver, produceren goudvissen en gerelateerde karpersoorten alcohol uit hun kieuwen. Nu, als Ryan F. Mandelbaum bij Gizmodo rapporten, onderzoekers hebben eindelijk ontdekt hoe en waarom de beestjes deze visachtige maneschijn produceren.
Voor de meeste gewervelde dieren, wanneer zuurstof niet langer beschikbaar is, schakelt het lichaam over naar anaërobe ademhaling, waardoor het snel koolhydraten afbreekt voor energie, meldt Rachel Baxter bij New Scientist . Maar vergelijkbaar met hoe sprinters hun zip alleen voor korte afstanden kunnen behouden, kunnen vissen alleen op dit proces vertrouwen vanwege de ophoping van melkzuur, dat gevaarlijk is in hoge concentraties.
Goudvissen en crucian-karpers metaboliseren die koolhydraten echter anders dan andere dieren wanneer zuurstof schaars is. De wezens zetten deze koolhydraten om in ethanol, die ze uit hun kieuwen verdrijven. Dit betekent dat het melkzuur zich niet ophoopt in hun lichaam, waardoor ze kunnen overleven in de zuurstofarme omgeving.
Hoe dat precies gebeurt, is echter al lang een raadsel. Maar een studie die deze week in het tijdschrift Scientific Reports is gepubliceerd, helpt de vispuzzel uit te leggen.
Zoals Mandelbaum meldt, heeft een team van onderzoekers van de universiteiten van Oslo en Liverpool, om de vis te bestuderen, crucian-karpers in een 'goudvishotel', een aantal airless aquaria, geplaatst waar ze ze zeven dagen bestudeerden en weefselmonsters van de vis namen .
De onderzoekers ontdekten dat het spierweefsel van de vis twee soorten enzymen bevat die koolhydraten naar mitochondria leiden, de cellulaire krachtpatsers waar volgens een persbericht energie wordt geproduceerd. Eén set van deze eiwitten volgt de normale metabole route. Maar in een zuurstofarme omgeving wordt het tweede enzym genaamd pyruvaatdecarboxylase ingeschakeld, waarbij het metabolische afval wordt verwerkt tot de minder gevaarlijke ethanol, die vervolgens uit het vissysteem wordt verwijderd. Het lijkt een beetje op hoe brouwergist de goede dingen maakt, merkt Baxter op.
Tijdens de lange perioden van ijsbedekking in Noord-Europa kunnen “bloedalcoholconcentraties in crucian karper meer dan 50 mg per 100 milliliter bereiken, wat boven de limiet voor drinken in deze landen ligt”, co-auteur, evolutionair fysioloog aan de Universiteit van Liverpool, zegt in het persbericht. "Dit is echter nog steeds een veel betere situatie dan het vullen met melkzuur, dat het metabolische eindproduct is voor andere gewervelde dieren, inclusief mensen, zonder zuurstof."
Zoals Baxter meldt, hebben de onderzoekers ook de sequentie van het DNA van het dier bepaald, en ontdekten dat de drank-brouwende mutatie zich ongeveer 8 miljoen jaar geleden ontwikkelde in de voorouder van karper en goudvissen. De kleine truc ontstond door een mutatie die bekend staat als duplicaat van het hele genoom, waarbij de soort een volledige extra kopie van genetisch materiaal heeft. Een mutatie in die dubbele genen gaf de vis hun speciale truc.
Het is ook een vrij indrukwekkende overlevingsaanpassing. "De ethanolproductie maakt het mogelijk dat de crucian-karper de enige vissoort is die deze ruwe omgevingen overleeft en exploiteert, " zegt hoofdauteur Cathrine Elisabeth Fagernes van de Universiteit van Oslo in de release, "waardoor concurrentie wordt vermeden en ontsnapping aan andere vissoorten wordt voorkomen waarmee ze werken normaal gesproken in beter zuurstofrijk water. ”
Dus de grote vraag is, worden de vissen echt dronken? Berenbrink vertelt Mandelbaum dat het moeilijk te zeggen is. "Onder het ijs proberen ze het energieverbruik te minimaliseren", zegt hij. “In zekere zin verandert het gedrag omdat ze daar gewoon zitten. We kunnen niet echt onderscheiden of dat van de alcohol of de overlevingsstrategie is. "
De volgende stap is het vergelijken van de verschillende alcoholproducerende soorten om verschillen in het proces te vinden en om erachter te komen wanneer en hoe de ethanolproductie aan en uit klikt.
