@ 2017.08.23 , 11:21

金鱼是如何靠酒精熬过严冬的

金鱼是如何靠酒精熬过严冬的
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不管我们向海里投入多少金鱼,这类生物都能很快适应新环境。将它们置入桌上的碗里,它们存活的时间可能比你一份工作的时间还要长。将它们丢入一个当地的池塘中,它们的身体大小可能会发生明显变化,吞噬掉眼前的一切,破坏当地的生态系统。即使整个冬天生活在冰下,在春天来临之际,它们也能够重新活跃起来。

细心一想,这是一个多么了不起的壮举:寒冷减慢了鱼类的代谢过程——保证动物生命活力的化学反应。实际上,水面上的冰块将有助于保持内部的热量,因此在寒冬水底往往是暖和的,鱼类聚集在这里,基本可以熬过好几个月。然而即使通过鳃进行呼吸,(要熬过这么多个月),也是极其困难的。新鲜的氧气通过湖面进入该系统,而湖底的生物们进食时将消耗氧气。最温暖的地方也是最缺氧的,与其它地方相比,在冰块融化之前,这里并没有充足的氧气。没有氧气,维持细胞的化学反应便无法进行,然而这些不起眼的鱼仍然活了下来。

根据一项最新的科学报道,有些鱼通过“醉酒”来抵御寒冷。它们有一种并不常见的能力(其他脊椎动物并不具备),可以将碳水化合物转化为酒精。

奥斯陆大学的首席研究者凯瑟琳伊丽莎白·法格内斯在一份声明中说道,“乙醇的制造使得鲫鱼成为了唯一能够在这类严酷环境下生存的鱼类,从而避免了在含氧量更充足的水域与其他鱼群的竞争和被捕食的风险。“”

基本上,完全是BYOB使得这些鱼免于积累有毒的乳酸。在氧气充足的情况下,细胞会进行一系列化学反应来为肌肉运动提供能量。但如果氧气是匮乏的,(为了维护身体机能)细胞将通过一种快速、无氧的修复方式,产生能够释放少量能量的化学物质。人们在任何剧烈运动中都可以体会到这一点:如果肌肉需要的能量远比呼吸所能提供的要多得多,那么身体就会开始进行有氧运动。不幸的是,人类产生的是乳酸,当乳酸在血液和肌肉中积累时,人们在运动中就会感到局部酸痛,(除此以外)这种化学物质在高浓度的情况下会导致细胞死亡。每年冬天在水面下的五个月所产生的乳酸足以让金鱼死亡。

然而金鱼和鲫鱼都不用担心这个问题。化学物质释放能量后产生的物质是乙醇而不是乳酸。根据法格内斯和她的同事们的说法,这种“饮酒”习惯是由控制能源生产方式的第二组关键蛋白质提供的。第一组(蛋白质)用于标准的有氧代谢过程,而另一组似乎通过厌氧环境激活,并将乳酸转换为酒精废物。乳酸会慢慢毒害我们住在池塘里的朋友,而酒精将通过它们的鳃释放到周围环境中,并不具备危害。(金鱼)喜欢喝酒,有人知道吗?

更酷的是:这种双倍剂量的蛋白质可能是通过整个基因组的复制得到的。基因复制很常见,并且这是一个物种学习新技巧的好方法。例如,小麦面包有六个完整的基因组复制。正常情况下,绝大多数生物从父母那里分别得到一份拷贝的基因组。但如果有人把更多的祖先基因组进行了复制,那么,有时便会发生一些特殊的事情。因为原始的基因组可以执行相应功能以维持机体生命体征,而剩下基因将在适当的时间发生突变,但并不会对人体产生致命的危害。如果一个突变对于鱼类熬过寒冬的无氧环境是有利的,它一定会形成一个非常成功的血统。在800年前的某个时刻,金鱼和鲫鱼的共同祖先获得了这份幸运。

法格内斯说道,“这项研究强调了整个基因组复制在生物进化和物种适应不良环境中起到的作用”。

虽然鱼类体内的酒精浓度超过了法定的酒精含量,但并没有任何关系,因为在它“醉酒”时它并不会做什么。虽然它们的适应能力使得它们能够在其他生物无法生存的北欧池塘存活,但在春天来临之前,它们依然将拥有一个活动缓慢、寒冷和困倦的时间。

本文译自 popsci,由译者 无他 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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