Kategorie:

Ryby bez hemoglobiny. Jak to możliwe?

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 niejednokrotnie godziny czytania podręczników i publikacji. 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, dzięki któremu mogę poświęcać więcej czasu na pisanie artykułów.



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.

 

 

bioksiążka

 

Najnowsze wpisy

`

Liczba komentarzy: 25 na temat “Ryby bez hemoglobiny. Jak to możliwe?

    1. 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.

    2. 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 🙂

  1. "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

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

  2. 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

  3. 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.

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

  4. 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 :)…

  5. Mam pytanie, po co właściwie jest hemoglobina jeśli ilość tlenu przenikającego do krwi zależy od ciśnienia parcjalnego tlenu więc i tak hemoglobina nie zwiększy jego ilości? Ona tylko przyśpiesza przenikanie czy jak?

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *