Nếu không có oxy, hầu hết động vật hoang dã có xương sống chết trong vòng vài phút vì chúng không hề cung ứng nhu yếu nguồn năng lượng tế bào với sự trao đổi khí. Tuy nhiên, cá thuộc chi Carassius ( cá vàng ) đã tăng trưởng một mạng lưới hệ thống chuyển hóa chuyên biệt được cho phép chúng sống sót trong thời hạn lê dài mà không có oxy bằng cách sản xuất Ethanol làm mẫu sản phẩm ở đầu cuối .Khi một động vật hoang dã có xương sống bị thiếu oxy, không có năng lực phân phối nhu yếu và phân phối ATP thường dẫn đến tử trận sau đó. Tuy nhiên, một vài động vật hoang dã có xương sống đã tăng trưởng những chính sách để giải quyết và xử lý thực trạng thiếu oxy, được cho phép chúng qua đông trong những ao nuôi bị ngừng hoạt động .Đó là những thành viên cá thuộc chi Carassius, cá Chép ( C. carassius ) và cá vàng ( C. auratus ), có năng lực chống chịu cực tốt so với nhiệt độ thấp và sống sót trong điều kiện kèm theo không có oxy trong 4-5 tháng .
Các nghiên cứu tiên phong của Shoubridge và Hochachka cho thấy rằng sự thích ứng hoá học đối với độc tính ở chi Carassius phụ thuộc vào khả năng của các cơ xương của chúng để chuyển đổi axit lactic thành ethanol, có thể tự do khuếch tán qua các mang vào trong nước xung quanh, do đó tránh được acid lactic.
Bạn đang đọc: Cá vàng có thể tồn tại được khi không có oxy?
Tầm quan trọng của con đường ethanol này được nhấn mạnh vấn đề bởi những quan sát được triển khai trong con cá chép thường thì ( Cyprinus carpio ), có năng lực chịu đựng thực trạng giảm oxy máu nghiêm trọng nhưng chết trong vòng vài giờ sau đó, có tương quan đến sự tích tụ lactat do không có năng lực sản xuất ethanol .
Ở đây nhóm nghiên cứu người Anh chỉ ra rằng điều này đã có thể thực hiện được nhờ sự phát triển của Decarboxylase pyruvate, tương tự như trong men bia và lần đầu tiên được mô tả trong động vật có xương sống. Sự kiện sao chép toàn bộ gen đã cung cấp các bản sao gen bổ sung của phức hợp pyruvate dehydrogenase multienzyme đã phát triển thành decarboxylase pyruvate, trong khi các bản sao khác giữ lại chức năng thiết yếu của các enzyme ban đầu. Họ tiết lộ sự thay thế phân tử then chốt trong các gen dehydrogenase pyruvate nhân đôi, làm cơ sở cho một trong những chiến lược sống còn quan trọng ở các động vật có xương sống đối với các điều kiện có hại nghiêm trọng.
Sự hình thành ethanol trong cơ xương ở Carassius sớm do phức hợp pyruvate dehydrogenase (PDHc) được cho là giải phóng acetaldehyde, và một dehydrogenase rượu (ADH) chuyển acetaldehyde thành ethanol.
PDHc là phức tạp đa phức được biết đến trong số những tế bào sinh sản ( ~ 9 MDa, tạo ra mối link thiết yếu giữa con đường glycolytic và chu kỳ luân hồi tricarboxylic acid ( TCA ). Nó gồm có nhiều bản sao của ba thành phần xúc tác ; Enzyme 1 ( E1, pyruvate dehydrogenase, một tetramer 2 α2β ), Enzyme 2 ( E2, dihydrolipoamide transacetylase ) và Enzyme 3 ( E3, dihydrolipoamide dehydrogenase, một homodimer ). Các enzym này thao tác theo cách tuần tự, xúc tác quy đổi pyruvate thành acetyl-CoA qua kênh chất nền và một số ít bước trung gian gồm có quy đổi pyruvate thành CO2 cộng với một nhóm axetyl bởi E1. Khi không có oxy, acetyl-CoA không hề chuyển hóa nữa khi quy trình TCA dừng lại, và trước kia có suy đoán cho rằng ở Carassius PDHc trở nên ” bị rò rỉ ” hoặc thậm chí còn phân loại một phần trong anoxia được cho phép nhóm acetyl này được giải phóng như acetaldehyde .
Ở đây những nhà khoa học phân phối vật chứng cho thấy rằng ngoài một chất PDHc thường thì, Carassius còn có một enzyme E1 sửa chữa thay thế được kích hoạt trong quy trình oxy hóa và có công dụng như một decarboxylase pyruvate ở ty thể, tương tự như như decarboxylase pyrosvate cytosolic trong men bia mà mọi người sử dụng .
Mô hình cho các tuyến đường chuyển hóa pyruvate ở Carassius.
Các loài Cyprinids như cá vàng từ lâu đã được nghiên cứu về tính độc tính của ethanol và mô hình nghiên cứu mới này nghiên cứu về sự dung nạp và nhạy cảm với rượu và hội chứng rượu có cồn. “Các thành viên của chi Carassius có thể chịu đựng tự nhiên với nồng độ ethanol trong mô tăng cao lên đến 7 μmol/g trong cơ đỏ khi thiếu máu đến 4-5 tháng, và chúng tôi cho rằng phát hiện này hứa hẹn như là một hệ thống mô hình để nghiên cứu các cơ chế phân tử bảo vệ chống lại tiếp xúc với ethanol lâu ngày ở người.” Một thành viên trong nhóm nghiên cứu cho biết.
Cuối cùng, sự tiến hóa của con đường tạo ra ethanol đã không chỉ làm cho cá vàng trở thành một vật nuôi được nuôi dưỡng tốt nhất dưới sự chăm sóc của con người, nhưng cũng đã cung cấp cho Carassius một cách rõ ràng các lợi ích sinh thái độc đáo, cho phép cá vàng tồn tại trong vùng nước không có oxy và các điều kiện cạnh tranh khóc liệt khác.
Theo https://www.nature.com/articles/s41598-017-07385-4