金魚是如何靠酒精熬過嚴冬的

credit:123RF

不管我們向海里投入多少金魚，這類生物都能很快適應新環境。將它們置入桌上的碗里，它們存活的時間可能比你一份工作的時間還要長。將它們丟入一個當地的池塘中，它們的身體大小可能會發生明顯變化，吞噬掉眼前的一切，破壞當地的生態系統。即使整個冬天生活在冰下，在春天來臨之際，它們也能夠重新活躍起來。

細心一想，這是一個多麼了不起的壯舉：寒冷減慢了魚類的代謝過程——保證動物生命活力的化學反應。實際上，水面上的冰塊將有助於保持內部的熱量，因此在寒冬水底往往是暖和的，魚類聚集在這裡，基本可以熬過好幾個月。然而即使通過鰓進行呼吸，(要熬過這麼多個月)，也是極其困難的。新鮮的氧氣通過湖面進入該系統，而湖底的生物們進食時將消耗氧氣。最溫暖的地方也是最缺氧的，與其它地方相比，在冰塊融化之前，這裡並沒有充足的氧氣。沒有氧氣，維持細胞的化學反應便無法進行，然而這些不起眼的魚仍然活了下來。

根據一項最新的科學報道，有些魚通過「醉酒」來抵禦寒冷。它們有一種並不常見的能力(其他脊椎動物並不具備)，可以將碳水化合物轉化為酒精。

奧斯陸大學的首席研究者凱瑟琳伊麗莎白·法格內斯在一份聲明中說道，「乙醇的製造使得鯽魚成為了唯一能夠在這類嚴酷環境下生存的魚類，從而避免了在含氧量更充足的水域與其他魚群的競爭和被捕食的風險。「」

基本上，完全是BYOB使得這些魚免於積累有毒的乳酸。在氧氣充足的情況下，細胞會進行一系列化學反應來為肌肉運動提供能量。但如果氧氣是匱乏的，(為了維護身體機能)細胞將通過一種快速、無氧的修復方式，產生能夠釋放少量能量的化學物質。人們在任何劇烈運動中都可以體會到這一點：如果肌肉需要的能量遠比呼吸所能提供的要多得多，那麼身體就會開始進行有氧運動。不幸的是，人類產生的是乳酸，當乳酸在血液和肌肉中積累時，人們在運動中就會感到局部酸痛，(除此以外)這種化學物質在高濃度的情況下會導致細胞死亡。每年冬天在水面下的五個月所產生的乳酸足以讓金魚死亡。

然而金魚和鯽魚都不用擔心這個問題。化學物質釋放能量後產生的物質是乙醇而不是乳酸。根據法格內斯和她的同事們的說法，這種「飲酒」習慣是由控制能源生產方式的第二組關鍵蛋白質提供的。第一組(蛋白質)用於標準的有氧代謝過程，而另一組似乎通過厭氧環境激活，並將乳酸轉換為酒精廢物。乳酸會慢慢毒害我們住在池塘里的朋友，而酒精將通過它們的鰓釋放到周圍環境中，並不具備危害。(金魚)喜歡喝酒，有人知道嗎？

更酷的是：這種雙倍劑量的蛋白質可能是通過整個基因組的複製得到的。基因複製很常見，並且這是一個物種學習新技巧的好方法。例如，小麥麵包有六個完整的基因組複製。正常情況下，絕大多數生物從父母那裡分別得到一份拷貝的基因組。但如果有人把更多的祖先基因組進行了複製，那麼，有時便會發生一些特殊的事情。因為原始的基因組可以執行相應功能以維持機體生命體征，而剩下基因將在適當的時間發生突變，但並不會對人體產生致命的危害。如果一個突變對於魚類熬過寒冬的無氧環境是有利的，它一定會形成一個非常成功的血統。在800年前的某個時刻，金魚和鯽魚的共同祖先獲得了這份幸運。

法格內斯說道，「這項研究強調了整個基因組複製在生物進化和物種適應不良環境中起到的作用」。

雖然魚類體內的酒精濃度超過了法定的酒精含量，但並沒有任何關係，因為在它「醉酒」時它並不會做什麼。雖然它們的適應能力使得它們能夠在其他生物無法生存的北歐池塘存活，但在春天來臨之前，它們依然將擁有一個活動緩慢、寒冷和睏倦的時間。

本文譯自 popsci，由譯者 無他 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！