ماهی قرمز چگونه با محیط آکواریوم کنار می‌آید؟

مجله علمی ایلیاد - برای بیشتر موجودات زنده، به ویژه آن‌هایی که تنفس متفاوتی دارند، زندگی بدون منبع اکسیژن خوب، چندان جالب نیست. ماهی قرمز، استثنای عجیب و غریبی است. ماهی‌های گونه‌ی «Carassius» در زمان‌های نامطلوبی که محیط اطراف دچار کمبود اکسیژن می‌شود، روشی شسته و رفته دارند که منجر به بقای آن‌ها می‌شود؛ آن‌ها الکل درست می‌کنند. اکنون می‌دانیم چگونه این کار را انجام می‌دهند.

در کتاب زیست شناسی ۱۰۱ یاد می‌گیریم که اکسیژن با «گلوکز کربوهیدرات» ترکیب می‌شود تا «دی‌اکسیدکربن» و آب تولید کند و برای ما انرژی فراهم کند. آب نسبتأ سودمند است، درحالی‌که دی‌اکسیدکربن محصولی فرعی است، در محیط‌زیست رها می‌کنیم. گاهی اوقات، بافت‌های ما از منبع اکسیژن محلی‌شان خالی می‌شوند، مثل زمانی که سخت ورزش می‌کنیم یا زمانی‌که محیط‌زیست موقتأ دچار کمبود اکسیژن می‌شود.

برای غلبه بر این کمبود، بیشتر حیوانات مثل ما مسیرهای آنزیمی دارند که می‌توانند کمی انرژی از گلوکز بدون اکسیژن به‌دست آورند. متأسفانه، این کار ما را با ماده‌ای تند و زننده به‌نام «لاکتیک اسید» تنها می‌گذارد. لاکتیک اسید، در نهایت در کبد به گلوکز تبدیل می‌شود، اما این فرآیند نیز به اکسیژن نیاز دارد. به عبارت دیگر، این فقط یک راه حل کوتاه مدت است. اگر لاکتیک اسید همچنین ایجاد شود، باعث «اسیدوز لاکتیک» می‌شود؛ وضعیتی که pH بافت‌ها را پایین می‌آورد و همه‌ی مشکل را ایجاد می‌کند.

ماهی قرمز، نباید نگران این قضیه باشد. به‌مدت چندین دهه، مشخص شده که این حیوان خانگیِ چندین ساله استعداد دارد لاکتیک اسید را به مولکولی کم‌خطرتر، یعنی الکل تبدیل کند. برخلاف لاکتیک اسید، اتانول به آسانی به آب تبدیل می‌شود، از میان آبشش ماهی عبور می‌کند.

هیچ مهره‌دار دیگری این توانایی را ندارد و در نتیجه دانشمندان در دانشگاه‌های اوسلو و لیورپول تصمیم گرفتند اسرار ماهی کپور را کشف کنند. قضیه به ۸ میلیون سال پیش بر می‌گردد؛ زمانی که اجداد ماهی قرمز و کپور نسخه‌هایی از ژن‌های مسئول مجموعه‌ای چند آنزیمی «دهیدروژناز پیرووات» را ایجاد کردند.
ژن‌های اصلی، وظیفه‌ی اصلی‌شان برای تهیه‌ی مشتقی از گلوکز به‌نام پیرووات را حفظ کردند تا وارد چرخه‌ی متابولیکی شوند که انرژی‌زا است. در عین حال، نسخه‌های این ژن‌ها در طول زمان به آسانی تغییر کردند و تکامل پیدا کردند تا آنزیمی شبیه به آنزیم موجود در مخمر آب‌جو بسازند که «اسید پریکوئیک» را به «استالدئید» یا اتانال تبدیل کند و سپس به اتانول تبدیل شود. این ماهی نیز همانند مهره‌داران دیگر معمولأ از همین مسیر استفاده می‌کند و اکسیژن را از طریق آبشش‌هایش جذب می‌کند تا در تنفس هوازی استفاده کند.

وقتی اکسیژن کم باشد، این مسیر تغییر می‌کند تا اتانول تولید کند. اکسیژن کافی نیست، اما ماهی کپور می‌تواند به‌مدت چندین ماه در اعماق باقی بماند تا وضعیت بهتر شود. محقق ارشد، «کاترین الیزابت فاگرنس» از دانشگاه اوسلو گفت: «این تحقیق بر نقض تکثیر کل ژنوم در تکامل نوآوری بیولوژیکی و سازگاری گونه‌ها با محیط‌های غیرقابل سکونت تأکید دارد.»

ماهی قرمز، در خانه‌ی شما به نظر به دور قلعه‌ای شنی درون آکواریوم می‌چرخد، اما اجداد وحشی‌اش باید با دوره‌‌های زمستان طولانی در آب‌های تقریبأ یخ‌زده کنار می‌آمدند. محقق «مایکل برنبریک»، فیزیولوژیست تکاملی در دانشگاه لیورپول، گفت: «در آب‌هایی با اکسیژن آزاد در استخرهایی پوشیده از یخ که به مدت چندین ماه در زیستگاه‌های شمال اروپا طول می‌کشید، غلظت الکل در خون ماهی‌های کپور می‌تواند به بیش از ۵۰ میلی‌گرم در ۱۰۰ میلی‌لیتر برسد که این مقدار بالای محدوده‌ی شیرجه در آب آشامیدنی در این کشورها است.»

وی افزود: «هرچند این وضعیت هنوز خیلی بهتر از مواجهه با لاکتیک اسید است که محصول نهایی متابولیکی مهره‌داران دیگر از جمله انسان‌ها در زمان از دست دادن اکسیژن است. همچنین می‌تواند توضیح دهد که چرا ماهی قرمز در مخازن آب سرد و کم‌ اکسیژن در اکواریوم‌ها می‌تواند، دوام بیاورد. آن‌ها به حدی الکل مصرف می‌کنند که چیزی متوجه نمی‌شوند! جدا از درک تغییر بیولوژیکی ناگهانی خارق‌العاده‌ی این ماهی‌ها، تحقیقات نوعی تغییرِ تکاملی در عملکرد یک صفت را از طریق تکثیر نشان می‌دهد.»

معمولأ عملیات مهمی مثل تنفس نمی‌توانند وظایف خود را تغییر دهند. در این صورت، داشتن نسخه‌ای واقعأ مفید است.

نوشته: مایک مک‌را

ترجمه: سحر الله‌وردی - مجله علمی ایلیاد

منبع: sciencealert.com

مجله علمی ایلیاد رادر تلگرام دنبال کنید...