Megoldódott az antarktiszi jéghal fagyálló vérének rejtélye

2019.02.27. 12:54

A találóan jéghalnak nevezett állat az egyetlen olyan gerinces a Földön, amelyeknek a vérében nincs hemoglobin. Így a híján vannak a vörösvértestekben lévő fehérjének is, amely az oxigént hordozza és mégis életben marad. A mélytengeri lénynek szinte átlátszó a vére, és egyáltalán nem fázik az antarktiszi kemény mínuszokig lehűlő vizekben.

Szélsőségesen adaptálódtak a megváltozott környezethez

A jéghal az antarktiszi zátonyokon élő állatvilág 90 százalékát teszi ki. Légies, szinte földöntúli, kísérteties teremtmények, amelyek évtizedek óta zavarba ejtik a kutatókat. Ezek a mélytengeri lények nemcsak nem rendelkeznek hemoglobinnal, de a vérük és testük nagy része is légiesen áttetsző.

A bizarr, kísérteties külső mögött egy óriási túlélő bújik megForrás: H. William Detrich

A legközelebbi rokonaikhoz hasonlóan körülbelül 10 százaléknyi oxigén-hordozó képességgel rendelkeznek. Életmentő „hiányosságaik" kompenzálása végett hatalmas szívet fejlesztettek ki az evolúció során, amelyhez megerősített érrendszer kapcsolódik. A pikkelyek nélküli jéghalak képesek úgynevezett fagyálló fehérjéket előállítani, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy anélkül úszhassanak a hideg Antarktisz vizeken, hogy megfagynának közben. A mélytengeri lény előtt régóta értetlenül állnak a kutatók, ám most a Korea Polar Research kutatói elvégeztek egy genetikai vizsgálatot végeztek, amely választ adhat arra, hogyan alakulhatott ki a halak ilyen szélsőséges adaptációja.

Megvizsgálták a genetikai örökségüket

A kutatók ezúttal a fekete-uszonyú jéghaltól (Chaenocephalus aceratus) vettek DNS-mintákat, feltérképezve pontosan 30,773 fehérje-kódoló gént és megállapították, hogy azok hol vannak lokalizálva a kromoszóma mentén. A kapott térképet összehasonlították a jéghalak legközelebbi rokonainak létező genomjával, majd megnézték a különbségeket. Arra jutottak, hogy a gének adaptálódtak vagy egyszerűen eltűntek, miközben az antarktiszi halak alkalmazkodtak a környezetükhöz.

Fagyálló vért fejlesztettek ki az evolúció soránForrás: Bill Baker

A genetikai örökség tekintetében a jéghal már mintegy 77 millió évvel ezelőtt elkezdte az akklimatizálódást: sokkal korábban, mint azt valaha is gondolták volna. Mivel az antarktiszi vizek egyre hidegebbek és hidegebbek lettek, ez a figyelemreméltó adaptáció folyamatosan történt, miközben az itt élő halak sorra kipusztultak. A jéghal lehetett az egyetlen túlélő.
A jéghalak olyan mechanizmusokat fejlesztettek ki, amelyek valahogyan kompenzálják ezeknek az oxigénkötő fehérjéknek az elvesztését, beleértve a testmérethez képest jócskán megnövekedett térfogatú, hatalmas szívet, a megerősített érrendszert, valamint a vérük mitokondriális sűrűségét és a morfológiai változásokat – írják a kutatók Nature tudományos folyóiratban.

A vérplazma vehette át az oxigénszállítás feladatát

Amikor az Antarktisz körülbelül 10–14 millió évvel ezelőtt lehűlt és vizei elérték végül a -1,9 Celsius fokot, megnyíltak az ökológiai rések és a hidegtűrés adaptív képessége létfontosságúvá vált az ott élő fajok számára. A jéghal az állandó hidegben élve lényegében egy nem hagyományos hősokk-reakciót alakított ki.

A hidegtűrés adaptív képessége létfontosságúvá vált a jéghal esetébenForrás: Wikipedia

Normál esetben az oxigén transzportjáért a gerincesek vérében a vörövérsejtekben található, hemoglobin nevű protein felelős. A sügérek egyik csoportjába tartozó halnál azonban minden bizonnyal vérplazma vette át az oxigénszállítás feladatát. A jéghalnak ráadásul úszóhólyagja sincs.
Ezt kompenzálni tudták az mineralizáció csökkentésével és a vízben található, könnyebb lipidek felvételével – mondta John Postlethwait, az Oregoni Egyetem professzora, a tanulmány első szerzője.

Fagyálló fehérjék előállításába kezdett

A kutatók a DNS-mintákon kívül az RNS-t 12 szövetből (agy, szem, bél, szív, bél, vese, máj, izom, petefészek, bőr, lép és gyomor) nyertek ki mintákat, hogy ezek segítségével tudják megérteni, hogy a halak hogyan voltak képesek a túlélésre.
Ez az evolúció egy hihetetlen alkalmazkodási példája, aminek az eredményeként végül létrejött ez az egyedülálló teremtmény – hangsúlyozta John Postlethwait. – Most már megtudhatjuk azt is, hogy a jéghal hogyan alakította ki ezeket a látszólag patogén tulajdonságokat, amely a fagyálló fehérjék előállításának képességét megmutatva figyelemreméltó lehet az egészségügy területén végzett további kutatások, többek között a csontvesztés, a vérsejtek készségének csökkenése, a keringési rendszer problémái, vagy az elhízás kapcsán.