Carasii au învățat să fermenteze zahărul în alcool!

Carașii au învățat să fermenteze zahărul în alcool.

Îi ajută să facă față deficienței de oxigen!

Oamenii de știință de la Universitatea din Oslo au descoperit ce adaptări moleculare permit carasilor și rudelor lor cele mai apropiate, peștii aurii, să se descurce mult timp fără oxigen. S-a dovedit că, datorită dublării genomului la caras, au fost la dispoziție copii suplimentare ale enzimelor metabolismului oxidativ al glucozei, pe care le-au transformat în enzime ale fermentației alcoolice. În loc să oxideze glucoza în dioxid de carbon cu participarea oxigenului, carasii au învățat să o transforme în alcool în același mod ca drojdia. Articol publicat în Rapoarte științifice.

Marea majoritate a vertebratelor nu se poate lipsi de oxigen pentru o lungă perioadă de timp, dar carasul (peștele din genul Carassius) este cunoscut pentru capacitatea lor de a menține activitatea vitală ore și chiar luni în astfel de condiții. În căutarea unei explicații pentru acest fenomen, oamenii de știință au descoperit că carasul și rudele lor aurii acumulează o cantitate destul de mare de alcool etilic în organism.

Etanolul este un produs al oxidării fără oxigen a glucozei, un proces cunoscut sub numele de fermentație alcoolică. În prima etapă, glucoza în reacțiile de glicoliză se descompune în două molecule de piruvat cu formarea unei cantități mici de energie sub formă de ATP. În plus, enzima piruvat decarboxilază transformă piruvatul în acetaldehidă, care este transformată în etanol cu ​​participarea alcool-dehidrogenazei.

În acest fel, drojdia obține energie, practic fără a folosi mitocondriile pentru aceasta și reacțiile de oxidare ale piruvatului, precum fosforilarea oxidativă, care au loc în ele. Acest proces necesită prezența oxigenului. Vă permite să oxidați molecula de glucoză cu randament maxim de ATP. În acest caz, piruvatul trebuie utilizat cu participarea enzimei piruvat dehidrogenază.

Marea majoritate a vertebratelor folosesc fosforilarea oxidativă pentru a genera energie. Dacă nu există suficient oxigen în țesuturi, oxidarea glucozei este oprită prin glicoliză, iar piruvatul rezultat este transformat în acid lactic. Cu toate acestea, la o concentrație mare, este destul de toxic pentru țesuturi, așa că nu putem oxida la nesfârșit glucoza fără participarea oxigenului.

Oamenii de știință norvegieni au descoperit că, în absența oxigenului, în loc să transforme piruvatul în lactat, carasul îl transformă în etanol folosind reacții de fermentație alcoolică. Acest fapt este surprinzător prin faptul că necesită piruvat decarboxilază, pe care vertebratele nu o au.La carasul, o formă suplimentară de piruvat dehidrogenază pare să aibă o activitate similară. În urmă cu opt milioane de ani, strămoșii carasilor și crapilor moderni au avut o dublare a genomului, în urma căreia au dobândit copii suplimentare ale enzimelor.

Autorii lucrării au investigat modificarea expresiei genelor care codifică diferite variante ale subunităților complexului de piruvat dehidrogenază atunci când carasul a fost ținut într-un acvariu fără oxigen. S-a dovedit că la carasul, care nu avea voie să respire, conținutul de ARNm al formelor „suplimentare” ale enzimei a crescut cu unul până la două ordine de mărime în mușchi în comparație cu alte organe. În același timp, la rudele îndepărtate ale carasului - crapi, nu s-a observat o astfel de creștere (trebuie remarcat că crapii se pot lipsi de oxigen destul de mult timp, deși sunt departe de crapi).

Exprimarea izoformelor subunității piruvat dehidrogenazei în țesuturile crapului, peștilor aurii și carasului. E1a3 - izoforma implicată în fermentație

Oamenii de știință au concluzionat că izoformele suplimentare ale enzimei, care la toate celelalte vertebrate, inclusiv peștii, funcționează ca piruvat dehidrogenază, au dobândit capacitatea de a transforma piruvatul în acetaldehidă la reprezentanții genului Carassius. Cu toate acestea, pentru a finaliza reacția de fermentație, este necesară și alcool dehidrogenază. În genomul carasului, cercetătorii au găsit trei variante ale genei corespunzătoare, care au apărut, aparent, și ca urmare a duplicării. Una dintre aceste variante a fost de fapt exprimată în mușchii peștilor.

Alcoolul rezultat din pește, aparent, este pur și simplu eliminat prin branhii. Cu toate acestea, o cantitate semnificativă din acesta se acumulează încă în țesuturi, ceea ce face din carasul și peștele auriu un obiect atractiv pentru studierea mecanismelor toleranței la etanol. O cantitate mare de glicogen în ficat permite peștelui să mențină un nivel minim de activitate vitală pentru o perioadă lungă de timp.

Astfel, în procesul de evoluție, carasul și peștele auriu au dobândit capacitatea, unică pentru vertebrate, de a utiliza glucoza pentru a forma alcool și astfel să se descurce fără fosforilarea oxidativă și, prin urmare, fără oxigen. Acest lucru a permis carasilor să populeze nișe ecologice nepotrivite pentru alte specii, de exemplu, iazurile mici, care îngheață complet iarna și cresc vara.

Oamenii de știință au descoperit recent că șobolanii alunițe goi se pot lipsi de oxigen pentru o perioadă. În aceasta au fost ajutați de caracteristica metabolică caracteristică plantelor.

Povestea video despre peștele auriu și crap

+