Ewolucja prowadzi do powstawania wyjątkowych – z naszej, ludzkiej perspektywy – cech, które bywają fascynujące, urzekające, dziwne i dziwaczne, piękne, brzydkie, finezyjne lub nudne, przerażające albo zwyczajnie ciekawe. W tym tekście chciałbym pokazać Wam szczególną rodzinę ryb, które jako jedyne znane współczesnej nauce kręgowce nie posiadają hemoglobiny. Chodzi o białokrwiste, zwane także bielankowatymi, z rzędu okoniokształtnych.

białokrwiste
Autor: Doug Allan/NPL

Z języka angielskiego białokrwiste nazywane są też crocodile icefish, czyli lodowe ryby krokodylowe. Gdyby zastanawiać się dlaczego, słuszne byłoby spojrzenie na nie z góry. Widok (poniżej) od razu budzi skojarzenie z krokodylem.

Do rodziny białokrwistych należą gatunki takie jak borel (Chaenocephalus aceratus), krokodylec (Channichthys rhinoceratus), georgianka (Pseudochaenichthys georgianus) czy wreszcie kergulena (Champsocephalus gunnari). O tej ostatniej zapewne kiedyś słyszeliście, a być może nawet ją jedliście, bo jest znana jako produkt spożywczy. Dane na rok 2006 pokazują, że łącznie rozpoznano 18 gatunków bielankowatych, natomiast nowsze informacje mówią o 25 gatunkach i 11 rodzajach.

Białokrwiste występują na obszarze Oceanu Południowego, dookoła Antarktydy. Ryby te są organizmami endemicznymi, czyli endemitami. Oznacza to, że bytują w danym zasięgu geograficznym wyjątkowo, są unikatowe i nie znajduje się ich w naturze nigdzie indziej. Istnienie takich gatunków wynika z wieloletniej izolacji na danym terenie i ewolucyjnym przystosowywaniu się do tych konkretnych warunków. Bardziej znanym przykładem endemitu jest żółw z Galapagos, dziobak czy kolczatka. W Polsce endemiczna jest skalnica tatrzańska, którą można spotkać w Karpatach Zachodnich.

Gatunki endemiczne stosunkowo często posiadają wyjątkowe cechy, ze względu na ewolucję na izolowanych od reszty świata obszarach i w szczególnych warunkach. Nie dziwi więc, że ryby białokrwiste zyskały tak wyjątkową właściwość, jak nie posiadanie hemoglobiny. Ale jak do tego mogło dojść? Co się stało? I jak zwierzęta te funkcjonują bez czerwonego barwnika transportującego tlen?

Zacznijmy od fundamentów, czyli genetyki. U większości gatunków ryb białokrwistych w toku ewolucji nastąpiło całkowite zagubienie genów podjednostki beta hemoglobiny, a geny podjednostki alfa uległy delecji częściowo. Same erytrocyty (czerwone krwinki) obserwowane są u tych ryb rzadko i opisuje się je jako delikatne, dojrzałe, stare i niefunkcjonalne. Nie tylko hemoglobina, jako białko z wysokim powinowactwem do tlenu, została utracona w toku ewolucji białokrwistych. Podobnie jest z mioglobiną, której obecność stwierdzono jedynie w tkance mięśnia sercowego niektórych gatunków.

Zwróćmy jeszcze uwagę na kolejne białko transportujące tlen, występujące w układzie nerwowym, czyli neuroglobinę. W tym przypadku nie tylko brak oznak procesu ewolucyjnej utraty sekwencji DNA i białka, ale także sugestie o ponadprzeciętnej jego wydajności.

ryby białokrwiste
www.valdosta.edu

Jak więc rozprowadzany jest tlen w organizmie białokrwistych, poza układem nerwowym? Poprzez osocze, w którym jest rozpuszczony i transportowany. Brak hemoglobiny jest rekompensowany u tych ryb przez kilka cech. Przede wszystkim mamy tutaj do czynienia z wolniejszą przemianą materii, większymi naczyniami krwionośnymi, stosunkowo większą objętością krwi, większym sercem i jego pojemnością minutową w porównaniu do innych ryb. Ponadto krew białokrwistych charakteryzuje się słabszą lepkością (czyli mniejszym tarciem wewnętrznym) za sprawą braku erytrocytów. Co więcej, bielankowate nie mają łusek, a to z kolei ułatwia wykorzystywanie tlenu przezskórnie. Nie ma to obecnie większego znaczenia, ale w przeszłości, zanim doszło do wyksztalcenia opisanych wyżej adaptacji, cecha ta prawdopodobnie była niezwykle istotna.

Jeszcze jedną ważną okolicznością sprawiającą, że rybom białokrwistym udaje się funkcjonować bez hemoglobiny jest właściwość gazów takich jak tlen, które lepiej rozpuszczają się w wodzie o niskich temperaturach.

Czy można powiedzieć, że utrata hemoglobiny była dla ryb białokrwistych korzystna z ewolucyjnego punktu widzenia czy raczej była przypadkiem, który w ówczesnych okolicznościach nie poprowadził do wymarcia populacji? Wygląda na to, że brak hemoglobiny nie ma szczególnie adaptacyjnych właściwości, nawet pomimo zmniejszenia lepkości krwi wynikającego z braku czerwonych krwinek. Z kolei porównania ryb z mioglobiną sercową i bez niej pokazały, że lepiej radzą sobie te drugie, co może sugerować właściwość adaptacyjną. 

Prowadzenie bloga naukowego wymaga ponoszenia kosztów. Merytoryczne przygotowanie do napisania artykułu to godziny czytania podręczników i publikacji. Na To Tylko Teorii niemalże nie ma reklam. Zdecydowałem się więc stworzyć profil na Patronite, gdzie w prosty sposób możecie ustawić comiesięczne wpłaty na rozwój bloga. Dzięki temu może on funkcjonować i będzie lepiej się rozwijać. Pięć lub dziesięć złotych miesięcznie nie jest dla jednej osoby dużą kwotą, ale przy wsparciu wielu z Was staje się realnym, finansowym patronatem bloga.  



Literatura
Cocca, Ennio, et al. "Do the hemoglobinless icefishes have globin genes?." Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology (1997): 1027-1030.
Sidell, Bruce D., and Kristin M. O'Brien. "When bad things happen to good fish: the loss of hemoglobin and myoglobin expression in Antarctic icefishes." Journal of Experimental Biology (2006): 1791-1802.
Near, Thomas J., Sandra K. Parker, and H. William Detrich. "A genomic fossil reveals key steps in hemoglobin loss by the antarctic icefishes." Molecular Biology and Evolution (2006): 2008-2016.
http://www.fishbase.se/Summary/FamilySummary.php?ID=384
Barber, D. L., J. E. Mills Westermann, and M. G. White. "The blood cells of the Antarctic icefish Chaenocephalus aceratus Lönnberg: light and electron microscopic observations." Journal of Fish Biology (1981): 11-28.
Sidell, Bruce D., et al. "Variable expression of myoglobin among the hemoglobinless Antarctic icefishes." Proceedings of the National Academy of Sciences (1997): 3420-3424.
Tota, Bruno, Raffaele Acierno, and Claudio Agnisola. "Mechanical performance of the isolated and perfused heart of the haemoglobinless Antarctic icefish Chionodraco hamatus (Lönnberg): effects of loading conditions and temperature." Phil. Trans. R. Soc. Lond. B (1991): 191-198.
Rankin, J. C., and H. Tuurala. "Gills of Antarctic fish." Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology (1998): 149-163.Giordano, Daniela, et al. "Biophysical characterisation of neuroglobin of the icefish, a natural knockout for hemoglobin and myoglobin. Comparison with human neuroglobin." PLoS One (2012): e44508.
Udostępnij na Google Plus

O autorze

Łukasz Sakowski. Biolog z Poznania. Czytaj więcej
    Blogger Comment
    Facebook Comment

23 komentarze :

  1. Odpowiedzi
    1. Pewnie, że nie!!!!

      Usuń
    2. ? ? Którego fragmentu wypowiedzi pan nie jest w stanie zrozumieć?

      Usuń
    3. Nie bardzo rozumiem, do czego się odnosi.

      Usuń
  2. Pseudonaukowe brednie!!!

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Ziębici i Lechici kontratakują xd

      Usuń
    2. Lepsze z lewoskrętnej witaminy C wróżenie :)

      Usuń
  3. Daleko mi do Ziębitów i Lechitów. Po prostu włączyłam myślenie

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Aaa, włączyłaś myślenie. To źle wróży...Trzeba mieć cały czas załączone ;)

      Usuń
    2. Amebo umysłowa. Każdy może napisać pseudonaukowe brednie. To, że Pan Sakowski ci ziębę obnażył z jego niekompetencji popycha cię do takich durnych komentarzy? weź tą lewoskrętną witaminę C, wypij wodę ze strukturyzatora i nie nadużywaj tego ''wlaczyłam myślenie'', bo jesteś ostatnią osobą, która to zrobi.

      Usuń
    3. Ale o co ta awantura? Jako biolog potwierdzam: takie ryby istnieją. I pokazywali nam je na zajęciach z zoologii. Pod koniec ubiegłego wieku :-) Przecież to znana i dawno opisana sprawa. Co Pani widzi tutaj "pseudonaukowego"? Co Pani widzi tutaj "pseudonaukowego"? Może jakieś szczegóły? Każdy może rzucić takim bon motem. Ale warto umieć swoje stanowisko obronic :-)

      Usuń
  4. Uzupełnienie:
    Bielankowate zachowały neuroglobinę, która jak sama nazwa wskazuje, działa w układzie nerwowym.
    Rodzina Channichthyidae skupia obecnie 25 gatunków.

    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3513292/
    http://www.fishbase.se/Summary/FamilySummary.php?ID=384

    OdpowiedzUsuń
  5. Żeby pod artykułem o rybach mieć najazdy hejterów, to już jest wyższy poziom sławy w internetach :D

    OdpowiedzUsuń
  6. Mam nadzieje, ze autor zbiera komentarze. To kopalnia zlota :D

    OdpowiedzUsuń
  7. "są organizmami endemicznymi, czyli endemitami" - no już bez przesady. za niedługo będziemy tłumaczyli, że "cukier rozpuszcza się w wodzie, czyli tworzy roztwory wodne" ;) ale ogólnie artykuł bardzo ciekawy i wartościowy. pozdrawiam jak biolog biologa i życzę dalszych sukcesów

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Ja tak pisałem na studiach, jak wykładowca upierał się, żeby z tematu na dwa zdania zrobić 50.000 znaków :P to zostaje w człowieku, potem profesorowie tak piszą książki ! :D

      Usuń
  8. Bardzo ciekawy artykuł, nie wiedziałam nic o tych rybach, a całe dzieciństwo czytałam o ziemskiej faunie :)

    A gdzie te komentarze ludzi wierzących w zabobony i faceta z różdżką? XD

    OdpowiedzUsuń
  9. Temat artykułu bardzo ciekawy i myślę, nie wymaga większego komentarza. Wykonanie jednak wydaje się mało profesjonalne. Wiele zdań jest nielogicznych np. "Brak hemoglobiny rekompensuje tym rybom kilka cech" ?? przecież w tym przypadku to nie brak hemoglobiny rekompensuje ale to brak hemoglobiny jest rekompensowany przez inne cechy itd.
    Do tego ten narzucający się ostatni akapit o Patronite...
    Mimo wszystko, trzymam kciuki za dalszy rozwój w blogerskiej praktyce i karierze.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Dzięki za uwagę. Co do Patronite, jest to stały element tekstów, a o tym dlaczego tak pisałem w innym miejscu.

      Usuń
  10. do tej pory wiedziałem, że różne bywają mechanizmy i związki chemiczne związane z przenoszeniem tlenu w organizmie, choćby kwestia ośmiornicy, gdzie nie żelazo, ale miedź rządzi... ale o kręgowcach, do tego rybach kostnoszkieletowych, że może być u nich jakoś inaczej, niż "zwykle", jeszcze nie słyszałem... tak więc thx za rozszerzenie mojej wiedzy...
    p.jzns :)...

    OdpowiedzUsuń