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金鱼和俄罗斯人有什么共同点?都靠酒过冬啊

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金鱼真正的秘密超能力它们可以通过产生酒精,在缺氧的水中存活很长时间

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这种秘密的超级大国是数百万年以前遗传变异的结果帮助金鱼及其野生亲属生活在欧洲北部和西伯利亚的池塘中。这些池塘在冬天被冻结,气体不能在空气和水体之间移动,导致水体中的氧气浓度不足以维持生命并成为水下荒地。

大多数脊椎动物在缺氧状态下只能存活几分钟(裸鼹鼠可存活18分钟,哺乳动物最多),而鲫鱼却能够在冰封的水塘中度过四到五个月的漫长冬季。但他们究竟是如何在漫长,黑暗和寒冷的北欧冬季生存下来的?

答案是酒精!鲫鱼用肌肉产生酒精,这种惊人的生化反应可以帮助它们适应它们所处的极端环境。整个冬季,鲑鱼血液中的酒精浓度超过50毫克/100毫升,超过了苏格兰和一些北欧国家的酒后驾车法定限制。它也属于中国的饮酒和驾驶范畴。也就是说,它们一年中有三个月基本上都是喝醉的状态。

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图| GIPHY

在漫长的寒冷夜晚,这些坦克中如此可爱和低调的居民如何成为调酒师?

如果没有稳定的氧气,线粒体细胞的能量来源就无法为生物体提供能量。缺氧的细胞因此不得不寻求无氧的方式,将能量转换为可用形式。但是,这个替代途径效率极低,而且会产生有毒的代谢副产物乳酸这是冲刺后肌肉酸痛的罪魁祸首。

在冰下,鱿鱼面临着这个两难的困境:在缺氧的环境中,它们的身体需要通过无氧呼吸来提供动力,但同时避免无氧代谢以在血液中产生有毒的副产物乳酸。

此时,酒精应该首次亮相。简单地说,金鱼的骨骼肌能将生成乳酸的物质转化为酒精(乙醇),然后将乙醇排入水中,鱿鱼可以在氧气浓度极低的情况下存活数月。

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乳酸,运动后肌肉酸痛的罪魁祸首土豆创意

但实际上,酒精并非脊椎动物正常的代谢副产品。否则,哪些仍然使用啤酒厂,酿酒厂和葡萄酒供应商,不直接代谢自己?因此,自1980年首次发表研究以来,科学家们一直没有意识到鱿鱼如何完成这种特殊的生化反应。

一般而言,在无氧呼吸环境中,葡萄糖分解的丙酮酸在酶的作用下会变成乳酸,并且乳酸只能在短时间内得到支持。在再次供应氧气之后,乳酸将再次氧化成水和二氧化碳。

这个过程的具体原理非常复杂。简而言之,一系列其他酶形成丙酮酸脱氢酶复合物。在几个转化步骤后,丙酮酸转化为乙酰-CoA(即活化的乙酸)。输入柠檬酸循环(TCA)。如果没有氧气,柠檬酸循环将不起作用,乙酸会积聚。

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金鱼成群结队,总之,缺氧也好pxhere

金鱼的无氧呼吸使生物化学家感到困惑。用于处理丙酮酸的丙酮酸脱氢酶复合体看起来像是坏掉了,中间产生了乙醛,然后再在乙醇脱氢酶的作用下,被还原成了酒精。乙醛基本上是一种有害的产品,也就是什么使身体脸红和晕眩,身体怎么能积极产生呢?

具体的生化反应的细节是如此模糊,以至于Catherine Fagernes和她的导师Stian Ellefsen和Goran Nilsson以及他们来自奥斯陆大学和利物浦大学的同事们都非常不满意。为此,他们开始解开这个秘密。

科学家将鱿鱼放入“金鱼酒店”几天,将它们暴露在氧气饱和的水,缺氧水或贫氧水中。随后,他们检查了鱿鱼的骨骼肌和肝脏,这些参与乙醇生产;和他们的心脏和大脑,不产生乙醇。

通过这些网站的随机抽样,科学家得以区分蛋白质功能的变化与产生酒精的不同组织之间的相关性。与此同时,研究小组不仅检查了生产乙醇的鲑鱼和金鱼的组织,还检查了不产乙醇、不耐缺氧的普通鲤鱼的组织

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每个人都想成为的“锦鲤”是蚜科,而金鱼是属的一个属。

件下主动生成乙醛,然后再被肌肉中特有的乙醛脱氢酶拿走转化为酒精。该反应相当于一次一步地制备用于生产乳酸的原料。

有趣的是,这个反应只发生在耐缺氧鱼类的肌肉中,而非肝脏、大脑或心脏中。将乙醛转化为乙醇(乙醇)的醇脱氢酶也仅在产生大量酒精的组织中选择性地表达。为了更好地生产酒精,这种酶的氨基酸序列会发生变化,而不是像哺乳动物那样分解酒精(例如你的身体在饮酒时的反应)。

仔细想想,把葡萄糖转化为酒精,这不是酿酒吗?实际上,这种发生在金鱼线粒体里面酶的反应,的确和酿酒酵母细胞溶质里发生的反应原理(丙酮酸脱羧)非常相似。以前,我们在一些植物的根中发现了类似的反应途径。然而,在任何“有脸”的动物身上发现这种酶是一件不可思议的事情,特别是对于像金鱼这样的宠物。

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“长脸”猫没有这种能力照片

那么我们下一步该怎么办呢?在很大程度上,我们已经解决了生化适应这一惊人壮举的具体细节,所以也许我们可以学到很多。金鱼、斑马鱼等鲤鱼作为研究乙醇毒性的模型有着悠久而丰富的历史,尤其是斑马鱼已成为研究酒精耐受、致敏和胎儿酒精综合征影响的新模型。

这些鱼可能是能帮助我们进一步了解自己,了解我们的身体究竟是如何保护我们免受酒精的毒害的由于长期的高酒精含量自然环境。

carp酒精存活/

作者:布里特尼博罗维克

翻译:莫璇

八朵云,李子

校对:八朵云

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嗯。拿起鱼缸尝一尝?

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