Gullfisk lager alkohol av melkesyre for å overleve vinteren

Mennesker og de fleste andre virveldyr vil dø innen få minutter uten oksygentilførsel. Til tross for dette kan gullfisk og deres ville slektning karuss overleve på bunnen av isdekte vann uten oksygen i flere dager eller til og med måneder. Under slike forhold produserer dyrene alkohol i form av etanol som sitt metabolske sluttprodukt, hvilket er en helt unik måte å opprettholde energibalansen uten tilgang på oksygen for dyr, og som likner måten enkelte gjærsopper kan overleve uten oksygen på.

Et internasjonalt team bestående av forskere fra Universitetet i Oslo og Høgskolen i Innlandet, Norge og Universitetet i Liverpool, England har nå avdekket mekanismen bak denne uvanlige evnen. De har vist at skjelettmuskulaturen til gullfisk og karuss ikke bare inneholder ett, men to sett nøkkelproteiner som normalt sett kanaliserer næring for kjemisk nedbrytning med oksygen til stede gjennom cellenes kraftfabrikker, også kjent som mitokondrier. Mens det ene settet av proteiner tilsynelatende er veldig nært beslektet de man finner i andre arter, blir det andre settet sterkt aktivert når oksygen er fraværende, og inneholder en mutasjon som tillater at næringsstoffer kan kanaliseres til alkoholproduksjon utenfor mitokondriene. Videre genetiske analyser foreslår at de to settene med proteiner har oppstått som følge av en duplisering av hele genomet hos et felles opphav for gullfisk og karuss som fant sted for om lag 8 millioner år siden.

Artikkelens førsteforfatter Dr. Cathrine E. Fagernes, fra Universitetet i Oslo, sier at «dette studiet understreker rollen dupliseringer av hele genom har hatt i evolusjon av biologiske nyvinninger og arters tilpasninger til tidligere ubeboelige miljøer».

Mens fiskene oppholder seg i isdekte dammer og tjern uten oksygen, som kan vare i opptil flere måneder i naturlige habitater i Nord-Europa, kan alkoholkonsentrasjonen i blodet deres overstige 50 mg pr 100 milliliter, som er over promillegrensen for å kjøre bil i disse landene. Til tross for dette er det en mye bedre situasjon enn å få økt konsentrasjon av melkesyre, som er forbrenningens sluttprodukt hos andre vertebrater, mennesker inkludert, når vi ikke får tilført oksygen. Alkoholproduksjonen gjør at karussen er den eneste fisken som kan overleve i og utforske slike utfordrende miljøer, og kan på den måten unngå og unnslippe fra predatorer som for eksempel andre fisker de normalt sett vil kjempe mot i vann med tilstrekkelig oksygenkonsentrasjon for andre arter.

Det er derfor ikke rart at karussens slektning, gullfisken, er en av de mest tilpasningsdyktige kjæledyrene vi mennesker kan ha.

Referanse:
Cathrine E. Fagernes, Kåre-Olav Stensløkken, Åsmund K. Røhr, Michael Berenbrink, Stian Ellefsen and Göran E. Nilsson. Extreme anoxia tolerance in crucian carp and goldfish through neofunctionalization of duplicated genes creating a new ethanol-producing pyruvate decarboxylase pathway. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-017-07385-4