Karasi je naučio fermentirati šećer u alkohol!
Karasi je naučio fermentirati šećer u alkohol.
Pomaže im da prežive nedostatak kisika.!
Znanstvenici sa Sveučilišta u Oslu otkrili su koje molekularne prilagodbe omogućuju zlatnim ribicama i njihovim bliskim srodnicima dugo vremena bez kisika. Pokazalo se da su zahvaljujući udvostručenju genoma krstaša dostupne dodatne kopije enzima oksidativnog metabolizma glukoze, koje su pretvorile u enzime alkoholnog vrenja. Umjesto oksidacije glukoze u ugljični dioksid uz sudjelovanje kisika, križari su je naučili pretvoriti u alkohol na gotovo isti način kao i kvasci. Članak objavljen u Znanstvenim izvješćima.
Ogromna većina kralježnjaka dugo ne može bez kisika, ali krstaši šarani (ribe iz roda Carassius) poznati su po svojoj sposobnosti da održavaju vitalnu aktivnost u takvim uvjetima satima, pa čak i mjesecima. U potrazi za objašnjenjem ovog fenomena, znanstvenici su otkrili da križari i njihova rodbina, zlatne ribice, akumuliraju prilično veliku količinu etilnog alkohola u tijelu..
Etanol je produkt oksidacije glukoze bez kisika, procesa poznatog kao alkoholna fermentacija. U prvom stadiju glukoza u reakcijama glikolize razgrađuje se na dvije molekule piruvata s tvorbom male količine energije u obliku ATP-a. Tada enzim piruvat dekarboksilaza pretvara piruvat u acetaldehid koji se pretvara u etanol uz sudjelovanje alkohol dehidrogenaze.
Na taj se način dobiva energija kvasca, praktički bez korištenja mitohondrija i reakcija oksidacije piruvata koji se odvijaju u njima, poput oksidacijske fosforilacije. Upravo taj proces zahtijeva prisustvo kisika. Omogućuje vam oksidaciju molekule glukoze s maksimalnim prinosom ATP-a. Piruvat se u tom slučaju mora zbrinuti s enzimom piruvat dehidrogenaze..
Ogromna većina kralježnjaka koristi oksidacijsku fosforilaciju za proizvodnju energije. Ako u tkivima nema dovoljno kisika, oksidacija glukoze prestaje kod glikolize, a nastali piruvat pretvara se u mliječnu kiselinu. Međutim, u visokim koncentracijama je dovoljno toksičan za tkiva, tako da ne možemo beskonačno oksidirati glukozu bez kisika.
Norveški znanstvenici otkrili su da križari u nedostatku kisika, umjesto da piruvat pretvore u laktat, pretvaraju ga u etanol koristeći alkoholne reakcije fermentacije. Ova činjenica je iznenađujuća jer zahtijeva piruvatnu dekarboksilazu, koju kralješnjaci nemaju. Čini se da u šaranima dodatni oblik piruvat dehidrogenaze ima sličnu aktivnost. Prije osam milijuna godina preci modernih krstaša i šarana doživjeli su udvostručavanje genoma, uslijed čega su dobili dodatne kopije enzima.
Autori su istraživali promjenu u ekspresiji gena koji kodiraju različite varijante podjedinica kompleksa piruvat dehidrogenaze, kada je sadržaj krstanskog šarana u akvariju bez kisika. Ispostavilo se da je u križarima koji nisu smjeli disati sadržaj mRNA u „dodatnim“ oblicima enzima porastao za jedan ili dva reda veličine u mišićima u usporedbi s drugim organima. U isto vrijeme, daleki srodnici krstašnog šarana - šarana nisu primijetili takav porast (treba napomenuti da šaran također može dugo raditi bez kisika, iako su daleko od krčmarskih šarana).
Ekspresija izoforme podjedinice piruvat dehidrogenaze u tkivima šarana, zlatnih ribica i krstaša. E1a3 - izoforma uključena u fermentaciju
Znanstvenici su zaključili da su dodatni izoformi enzima, koji u svim ostalim kralježnjacima, uključujući ribe, djeluju kao piruvat dehidrogenaza, postali sposobni pretvoriti piruvat u acetaldehid u predstavnika roda Carassius. Međutim, da bi se završila fermentacijska reakcija, potrebna je i alkohol-dehidrogenaza. U genomu krstaša istraživači su pronašli tri varijante odgovarajućeg gena, koji su se, izgleda, pojavio i kao posljedica umnožavanja. Jedna od tih varijanti doista se izrazila u mišićima ribe..
Čini se da nastali riblji alkohol jednostavno izluči kroz škrge. Međutim, značajna količina toga i dalje se akumulira u tkivima, što čini šarana i zlatne ribice atraktivnim predmetom za proučavanje mehanizama tolerancije na etanol. Velika količina glikogena u jetri omogućava ribama da održavaju minimalnu razinu vitalne aktivnosti tijekom prilično dugog vremena..
Dakle, u procesu evolucije, križari i zlatne ribice stekli su jedinstvenu sposobnost kralježnjaka da koriste glukozu s stvaranjem alkohola i na taj način rade bez oksidativne fosforilacije, a samim tim i bez kisika. To je omogućilo da krstanski šaran napuni ekološke niše koje nisu pogodne za druge vrste, na primjer, mali ribnjaci koji se zimi potpuno smrzavaju, a ljeti obrastaju..
Nedavno su znanstvenici otkrili da su i goli mol pacovi već neko vrijeme u stanju bez kisika. U tome im je pomoglo svojstvo metabolizma karakteristično za biljke..
Video priča o zlatnim ribicama i šaranima
