Две белокровные рыбы, два пути: ледяная рыба и лапша-рыба независимо теряют функцию эритроцитов
Антарктическая ледяная рыба известна тем, что живет без эритроцитов, но она не одинока. Вид иглообразных тепловодных рыб, называемый азиатской лапша-рыбой, также лишен гемоглобина и эритроцитов. Как и у ледяной рыбы, ее вены наполнены прозрачной белой кровью.
Лаборатория Х. Уильяма Детриха в Северо-Восточном университете изучила геномную структуру антарктической ледяной рыбы и обнаружила, что она потеряла способность производить эритроциты из-за делеции генов гемоглобина за миллионы лет.
Как ледяная рыба выживает без эритроцитов
Считается, что ледяная рыба смогла выжить и процветать без эритроцитов, переносящих кислород, потому что холодная морская вода вокруг Антарктики богата растворенным кислородом. Это позволяет рыбам полагаться на кислород, физически растворенный в их кровяной жидкости.
Однако это генетическое объяснение не работает для белокровной азиатской лапша-рыбы, которая обитает в гораздо более теплых водах.
Генетические загадки лапша-рыбы
Ученые хотели выяснить, что происходит с генами гемоглобина, а также с геном миоглобина — белка, который делает красное мясо красным и связывает кислород в клетках мышц.
В рамках сотрудничества было показано, что азиатская лапша-рыба — все 12 видов — потеряла ген миоглобина в результате единичного события, произошедшего у их ближайшего общего предка.
Кроме того, были обнаружены различные мутации в их генах гемоглобина, которые сделали их нефункциональными. Но в отличие от ледяных рыб, они не удалили гены гемоглобина полностью. Вместо этого у них произошли более мелкие мутации, которые предотвратили экспрессию функционального белка гемоглобина.
Продолжительность жизни и эволюционные подсказки
Короткая продолжительность жизни азиатской лапша-рыбы дает ключ к пониманию того, как она эволюционировала, чтобы жить без эритроцитов. В отличие от антарктической ледяной рыбы, которая живет шесть-семь лет или больше, жизнь азиатской лапша-рыбы измеряется годом.
Хотя взрослые особи лапша-рыбы могут размножаться в конце своей короткой жизни, они сохраняют многочисленные ювенильные или неотенические черты. У многих других видов рыб малькам не нужно производить эритроциты, потому что они мелкие и стройные и могут поглощать кислород через свою бесчешуйную кожу. Но в то время как большинство этих видов живут дольше и начинают производить эритроциты во взрослом состоянии, азиатской лапша-рыбе это не нужно, потому что она, по сути, остается ювенильной формой.
Значение для биоразнообразия и эволюции
Эта работа важна, потому что она показывает, что историческая случайность также играет важную роль в эволюции биоразнообразия.
Сравнивая эволюцию экспрессии миоглобина и гемоглобина у азиатской лапша-рыбы и антарктической ледяной рыбы, можно сказать: «Это разные наборы environmental circumstances и разные молекулярные исходы».
«Существует более одного способа для рыб потерять производство миоглобина, гемоглобина и эритроцитов — вот что мы обнаружили в этой статье».
