"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.sciachingamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Регистрация "data-newsletterpromo_art button-link = "https://www.sciachingamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

антарктическият

През 1928 г. биолог на име Дитлеф Рустад улови необичайна риба край бреговете на остров Буве в Антарктика. „Бялата крокодилска риба“, както я кръсти Рустад, имаше големи очи, дълга зъбна муцуна и диафрагмени перки, опънати през феновете на стройни перки. Беше без мащаби и зловещо бледо, бяло като сняг в някои части, почти полупрозрачно в други. Когато Рустад отряза рибата, той откри, че кръвта й също е безцветна - никъде червена капка. Хрилете на крокодилската риба също изглеждаха странно: бяха меки и бели, като ванилово кисело мляко; за разлика от тях, хрилете на треска са тъмни като виното, напоени с кислородна кръв.

По-късно Йохан Рууд и други изследователи потвърждават, че антарктическите ледени риби, както са известни сега, са единствените гръбначни животни, на които липсват както червени кръвни клетки, така и хемоглобин - богатият на желязо протеин, който тези клетки използват, за да свързват и пренасят кислород през кръвоносната система сърце до бели дробове до тъкани и обратно. Първоначално изчервяването на биолозите смяташе бледната кръв на ледените риби за забележителна адаптация към замръзващите, богати на кислород води на Антарктика. Може би ледените риби абсорбират толкова много разтворен кислород от океана през хрилете и ултра тънката кожа, че могат да изоставят тези големи, гъбести червени кръвни клетки. В крайна сметка, разсъждават биолозите, по-тънката кръв изисква по-малко усилия, за да циркулира около тялото и спестяването на енергия винаги е предимство, особено когато се опитвате да оцелеете в екстремна среда.

Съвсем наскоро обаче някои биолози предполагат, че загубата на хемоглобин не е била благоприятна адаптация, а по-скоро генетичен инцидент с жалки последици. Тъй като кръвта на ледени риби може да транспортира само 10 процента повече кислород, отколкото типичната рибна кръв, ледените риби бяха принудени да променят драстично телата си, за да оцелеят. В този сценарий, въпреки еволюционния гаф, който би бил смъртоносен за повечето риби, песъчинките на ледените риби - както и малко екологична неповторимост - ги спасиха от собствената им лоша кръв. Учените продължават да преразглеждат еволюционната история на ледените риби като нови доказателства, но тяхната история със сигурност е една от най-уникалните и странни в животинското царство.

Ледените риби живеят в Южния океан, който обгражда Антарктида. Въртящите се течения по същество изолират тези води от топлите морета в света, поддържайки ниски температури: температурите в близост до Антарктическия полуостров, най-северната част на континента, варират от около 1,5 градуса по Целзий през лятото до –1,8 градуса по Целзий през зимата. Много риби в Южния океан, включително ледени риби, произвеждат антифризни протеини, за да предотвратят образуването на ледени кристали в кръвта им, когато океанските температури спаднат под точката на замръзване на прясна вода. Шестнадесет вида антарктически ледени риби включват семейство Channichthyidae, което попада в по-големия подряд Notothenioidei. Сред стотиците червенокръвни нототениоидни видове само на ледените риби липсва хемоглобин. Заедно нототениоидите и ледените риби доминират във водите, които наричат ​​дом, като представляват приблизително 35% от видовете риби и 90% от биомасата на рибите в Южния океан.

Сравнявайки ДНК на ледени риби с ДНК на червенокръвни риби, Уилям Детрих от Североизточния университет и колегите му идентифицират специфичните генетични мутации, отговорни за загубата на хемоглобин. По принцип един от гените, които са от съществено значение за сглобяването на хемоглобиновия протеин, е изцяло изкривен в ледените риби. Въпреки че на никой друг гръбначен не липсват напълно червени кръвни клетки, биолозите наблюдават намаляване на червените кръвни клетки в отговор на променящата се среда. Когато изстине, е изгодно рибите да направят кръвта си малко по-тънка и по-лесна за циркулация. Рибите, които живеят в студени води, обикновено имат по-малък процент червени кръвни клетки в кръвта си, отколкото рибите, които живеят в по-топли води. А рибите в умерените региони намаляват процента на червените кръвни клетки в кръвта си всяка зима, за да пестят енергия. Разчитайки на тези факти, някои биолози предполагат, че антарктическите ледени риби са еволюирали невероятно тънка кръв като адаптация към Южния океан.

Кристин О'Брайън от Университета на Аляска Феърбанкс и нейният колега Брус Сидел (който сега е за съжаление починал) решиха да проверят това предположение. В статия, озаглавена "Когато лошите неща се случват на добрите риби", О'Брайън и Сидел първо посочват, че в сравнение с братовчедите си Нототениоидите и други подобни риби, ледените риби имат по-големи сърца и кръвоносни съдове. Въпреки че ледените риби изпомпват необичайно тънка кръв през телата си, кръвоносните им системи се справят с огромни количества. О'Брайън и Сидел изчисляват, че ледовете изразходват приблизително два пъти повече енергия, отколкото червенокръвните нототениоиди, движещи цялата тази допълнителна кръв. Докато рибите в умерените зони отделят на сърцата си не повече от пет процента от метаболизма си в покой, ледените риби инвестират огромните 22 процента от наличната енергия на тялото си в своите гигантски тикери. * О'Брайън и Сидел също показват, че ледените риби имат повече кръвоносни съдове подхранва определени органи от червенокръвните риби. Ако отлепите външните слоеве на типично рибешко око и напълните кръвоносните съдове с жълт силиконов каучук, ще видите мрежа от спретнато отделени съдове, проследяващи контура на окото като ребрата на тиква. Направете същото с окото на ледена рибка и ще откриете плътна, заплетена бъркотия като чиния спагети.

Подобно на други биолози през последните години, О'Брайън и Сидел разглеждат големите сърца и капиляри на ледените риби, високия обем кръв и плътните мрежи на кръвоносните съдове като компенсация за загубата на хемоглобин. Но само тези адаптации може да не са били достатъчни, за да спасят ледените риби от изчезване - те вероятно са се възползвали и от случайни обстоятелства. Преди около 25 милиона години Южният океан, течащ около Антарктида - който се беше откъснал от други континенти - започна да се охлажда. По-студената вода не само предлага повече кислород, но и убива много видове, които не отделят антифризни протеини или по друг начин се адаптират към студа, създавайки хладно светилище, в което ледените риби и техните роднини доминират оттогава.

Днес обаче ледените риби са изправени пред нова заплаха: предизвикани от човека климатични промени. Южният океан става по-топъл и вероятно по-кисел и по-малко питателен. О'Брайън казва, че изследователите са показали, че възрастните ледени риби са по-чувствителни към промените в температурата от червенокръвните риби - те не могат да понасят топлината. Ако Рууд беше прав - че „само в студената вода на полярните райони рибата може да оцелее, която е загубила пигмента си“ - тогава продължаващите промени в Южния океан може да са отмяна на ледените риби. Помислете за тази версия на тяхната история: ледените риби са се развили, за да оцелеят при ниски температури в една от най-екстремните среди на Земята, само за да загубят червените си кръвни клетки поради генетичен инцидент; въпреки злополуката, те продължиха да плуват, разширявайки сърцата си и разраствайки повече кръвоносни съдове, за да получат достатъчно кислород около телата си; сега хората превръщат Южния океан в местообитание, за което ледените риби са напълно неподходящи, принуждавайки ги да се адаптират отново или да загинат. Лично аз се придържам към надеждата, че дори ледените риби да нямат хемоглобин в кръвта си, те имат достатъчно устойчивост, която се движи във вените им.

* Източник за инвестиции в сърдечна енергия: Hemmingsen, E. A. и Douglas, E. L. (1977). Респираторни и циркулаторни адаптации към отсъствието на хемоглобин при ханиехтидни риби. В Адаптации в антарктическите екосистеми (изд. G. A. Llano), стр. 479-487. Вашингтон: Смитсонов институт.