Как рыбы выиграли кислородную войну

Международная команда ученых раскрыла недостающее звено в истории о том, как рыбы одержали верх над токсичными океанами и прошлыми изменениями климата.

Ключом к эволюционному успеху рыб — и их возможному выживанию в будущем — может быть молекула, которую они в конечном итоге завещали людям: гемоглобин, драгоценный переносчик кислорода к нашему мозгу, сердцу, мышцам и другим органам.

В статье в последнем выпуске журнала Science доктор Джоди Раммер из ARC Центра передового опыта по изучению коралловых рифов и ее коллеги из Университета Британской Колумбии сообщают о революционном открытии о том, как рыбы выживают в неблагоприятных водных условиях.

400 миллионов лет назад океаны были другими: с низким содержанием кислорода, высоким уровнем CO₂ и кислотные. Тем не менее, рыбы не только выжили, но и процветали. Их секретным оружием была система для выгрузки огромного количества кислорода из гемоглобина в их крови, когда условия становились особенно суровыми.

Гемоглобин в крови захватывает кислород в жабрах рыб и легких человека, а затем переносит его по телу. Кислота (CO₂) является сигналом для гемоглобина высвободить как можно больше кислорода в ткани.

Эти ранние рыбы разработали способ максимизировать доставку кислорода, даже когда в воде его было мало. У них была феноменальная способность высвобождать кислород именно тогда, когда это было нужно — один из главных секретов их эволюционного успеха, благодаря которому они теперь составляют половину всех позвоночных на планете.

Система высвобождения кислорода у рыб стала еще более эффективной в последующие 150–270 миллионов лет, когда потребовалось доставлять большие количества кислорода к таким органам, как глаз, который требует очень больших нагрузок O₂ для хорошей работы и избежания гибели клеток зрения.

Исследователи сделали свое открытие, расшифровав биохимию того, как радужная форель может быстро удвоить высвобождение кислорода в определенных тканях при стрессе, вызванном водой.

Рыбья система во много раз эффективнее той, что унаследовали люди (так как наши предки-амфибии отделились от высших рыб около 350–400 млн лет назад, когда система гемоглобина еще находилась на ранних стадиях развития). Это открытие может привести к новым способам понимания и решения состояний, на которые влияет уровень кислорода в организме.

Понимание того, как рыбы справлялись с водами с низким содержанием кислорода, высоким CO₂ и кислотностью в прошлом, может дать представление о том, как они могут справиться с антропогенным изменением климата, которое, по-видимому, вновь создает такие условия.