Khoa học nông nghiệp

Bí quyết giúp một số loài cá nước ngọt sống sót khi thiếu oxy (21/08/2017)

Nhóm các nhà sinh vật học từ Đại học Oslo (Na Uy) và Liverpool (Anh) đã kiểm tra cơ chế cho phép một số loài cá nước ngọt sống sót được trong điều kiện cực thiếu oxy trong vùng bị băng giá bao phủ.

Các nhà khoa học đã biết khả năng của loài cá chép thông thường Carassius carassius và họ hàng gần của cá vàng Carassius auratus chịu được băng giá ở các ao hồ bằng cách vùi sâu trong bùn. Trong hoàn cảnh như vậy, các loài cá này tạm thời chuyển sang chế độ hô hấp kỵ khí, trong đó ATP cần cho các quá trình sống (ATP là phân tử mang năng lượng, có chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết để tế bào sử dụng) được tạo ra bằng sự phân rã glucose.

Sản phẩm trung gian của phản ứng hóa học đó là axit pyruvic, sau đó được chuyển thành axit lactic. Sự tích tụ axit lactic trong cơ thể là có hại và ở nồng độ cao rất nguy hiểm, vì vậy, hô hấp thường kỵ khí là biện pháp tạm thời. Các quá trình tương tự cũng diễn ra trong nấm men trong quá trình lên men rượu, nhưng men cuối cùng không biến axit pyruvic thành axit lactic mà biến thành ethyl alcohol.

Loài cá chép và cá vàng cũng thích nghi tốt để chuyển đổi axit lactic thành ethanol, sau đó được thải từ cơ thể qua mang cá. Chính điều đó giúp chúng thích ứng với tình trạng thiếu oxy. Trong thí nghiệm, các nhà khoa học đã đưa cá chép vào trong các thùng chứa đặc biệt có hàm lượng oxy thấp. Các con cá sống trong đó một tuần và sau đó, các nhà khoa học đã lấy các mẫu mô để nghiên cứu.

Hóa ra cá chép sở hữu 2 enzyme hoạt động trong ty lạp thể của chúng, một enzyme giúp chuyển hóa năng lượng và một enzyme tham gia vào quá trình kỵ khí, cho phép biến axit lactic nguy hiểm thành ethanol, sau đó được thải ra qua đường mang cá. Đó là các enzyme Pyruvate dehydrogenase và Pyruvate decarboxylase.

Các nhà khoa học đã đo nồng độ ethanol trong máu cá chép sống tự nhiên trong điều kiện giảm oxy một thời gian dài dưới lớp băng giá. Nồng độ đó được chứng minh là rất cao - hơn 50 mg mỗi 100 ml máu, cao hơn so với tiêu chuẩn được phép lái xe ở Na Uy và Anh. Nhưng như ghi nhận của các nhà khoa học, nồng độ cao của axit lactic còn nguy hiểm hơn cho cá.

Các nhà khoa học cũng giải mã ADN của cá và thấy rằng khoảng 8 triệu năm trước, ở tổ tiên của cá chép và cá vàng, gien chịu trách nhiệm cho quá trình tổng hợp enzyme Pyruvate dehydrogenase, đã tăng gấp đôi. Một trong những bản sao gien đó tiếp tục thực hiện chức năng bình thường, còn một bản sao gien khác bị biến đổi và bảo đảm tổng hợp enzyme Pyruvate decarboxylase.

Nguồn: Một thế giới