На грани вымирания: крошечные карпозубые выживают в суровой среде, обходясь без дыхания

Крошечная рыбка пустынный карпозубик (размером всего 5 см) вынуждена эволюционно адаптироваться к резким изменениям среды за последние 10 000 лет. Из-за сокращения естественной среды обитания этот вид выработал удивительную адаптацию: он может обходиться без кислорода до пяти часов подряд.

Исследователи Фрэнк ван Брёкелен и Стэнли Д. Хиллиард из Университета Невады в Лас-Вегасе изучают этих рыбок, обитающих в тёплых источниках возле Долины Смерти. Изменение их метаболизма — пример физиологической пластичности, то есть корректировок, которые организмы вносят для лучшего функционирования в условиях резких экологических перемен. К сожалению, эти корректировки позволяют находящемуся под угрозой исчезновения виду лишь выживать, а не процветать.

"Весь юго-запад США в недавнем прошлом был гораздо более влажным. Всего 10 000 лет назад Долина Смерти была покрыта 100 метрами воды и называлась озером Мэнли... Когда эти воды отступили, карпозубые оказались изолированы в своих нынешних местообитаниях, которые в основном состоят из тёплых источников. По сути, эти рыбы провели большую часть своей эволюционной истории в более прохладных водах, пока недавно не оказались изолированы в водах с температурой до 35 °C (95 °F). Следует, что рыбы могут быть плохо адаптированы к этим тёплым источникам, потому что у них не было много времени на эволюцию", — объясняет ван Брёкелен.

Один из механизмов выживания, который выработали карпозубые, — случайное чередование периодов потребления кислорода и жизни без него. Во время этих периодов бескислородного дыхания (анаэробиоза) метаболизм рыб должен работать примерно в 15 раз интенсивнее, что является удивительным выбором для мест обитания, где пищи не хватает.

"Могут быть некоторые пагубные аспекты использования кислорода при этих экологически значимых высоких температурах. Митохондрии — это первичное место использования кислорода в клетке... Наши данные позволяют предположить, что рыбы отключают свои митохондрии, чтобы избежать производства активных форм кислорода (свободных радикалов) из-за высоких температур. Использование метаболической стратегии, которая в 15 раз менее эффективна, может быть не идеальным, но клеточные обстоятельства могут требовать её применения", — говорит ван Брёкелен.

Рыбы также производят этанол — побочный продукт их анаэробного метаболизма, который способствует дальнейшему снижению использования кислорода.