Viikon pieni ihme: kultakalan viinanhuuruinen salaisuus

goldfish-1900832_1280
Kuva: Pixabay.

Kultakalat, hopearuutanat ja ruutanat kuulunevat maailman sitkeähenkisimpiin kaloihin. Ne eivät välttämättä tarvitse edes happea hengittääkseen. Uusi tutkimus selvitti, kuinka kala selviää talvikuukaudet täysin hapettomassa vedessä: se on koko ajan humalassa.

Lyhyempi versio tästä artikkelista on alun perin julkaistu Uudenkaupungin Sanomien luontopalstalla 17.8.2017.

Jo aikaisemmin on tiedetty, että ruutana tuottaa talvella alkoholia ja selviää sen avulla pahimmistakin happikadoista, mutta yksityiskohdat ovat olleet hämärän peitossa. Scientific Reports -lehdessä julkaistussa artikkelissaan Oslon yliopiston tutkijat selvittivät koko tarinan.

Ihmisenkin aineenvaihdunta toimii hapettomissa oloissa, mutta vain hetken. Elimistöön alkaa nopeasti kertyä maitohappoa. Pieninä määrinä maitohapoille menneet lihakset ovat vain kipeät, mutta jos hapenpuute jatkuu ja pääsee vaikuttamaan aivoihin, siitä tulee hyvin pian hengenvaarallinen. Guinnessin ennätyskirjan mukaan hengityksen pidättämisen ennätystä hallitsee espanjalainen Aleix Segura Vendrell, joka oli helmikuussa 2016 sukelluksissa hieman yli 24 minuuttia.

Ruutana (Carassius carassius) voittaa mennen tullen. Se voi olla hengittämättä koko talven. Ruutanan elimistö hajottaa maitohapon etanoliksi, joka puolestaan leviää harmittomasti kidusten kautta ympäröivään veteen. Näin vaaraa alkoholimyrkytyksestäkään ei ole. Myös lähisukuinen hopearuutana (C. gibelio) ja kesytetty kultakala (C. auratus) pystyvät samaan temppuun.

Ruutanan alkoholintuotanto toimii oikeastaan samalla tavalla kuin olutpanimoissa ja leipomoissa käytetyn hiivan (Saccharomyces cerevisiae). Yleensä sellaista ei kuitenkaan nähdä eläimillä. Norjalaistutkijat osoittivat, että kalan alkoholintuotantoa ohjaa setti geenejä, joiden alkuperäiset tehtävät ovat kaikille eläimille yhteisessä perusaineenvaihdunnassa, soluhengityksessä.

Alkuperäinen geenisetti on nimeltään pyruvaattidehydrogenaasikompleksi. Se tuottaa materiaalia sitruunahappokierrolle, joka puolestaan on elimistön polttouuni: se hapettaa ravinnosta peräisin olevat molekyylit ja irrottaa niistä energiaa. Ruutanalla siitä on kehittynyt pyruvaattidekarboksylaasi, joka muuttaa maitohappoa etanoliksi.

Mutta miten geenit ovat ruutanalla voineet erikoistua viinantekoon, kun sen täytyy kuitenkin pystyä myös normaaliin soluhengitykseen? Vastaus löytyi kalan perimästä. Kahdeksan miljoonaa vuotta sitten ruutanoiden, kultakalojen ja karppien kantalajin koko perimäaines kaksinkertaistui. Näitä duplikaatioita tapahtuu kasveilla jatkuvasti, mutta eläimillä ne ovat epätavallisempia.

ruutana_pieni
Etanolin avulla ruutanat ja hopearuutanat selviävät pahastikin rehevöityneissä vesissä. Kuvassa on jompi kumpi tai niiden risteymä, pienessä lampareessa Helsingin Vanhankaupunginlahdella.

Kun kaikista geeneistä oli kaksi kopiota, toinen niistä oli vapaa erikoistumaan uuteen virkaan. Ruutanoilla kopioista muotoutui konsti selvitä talven yli kaikkein kurjimmissakin jorpakoissa. Sen sijaan karppi (Cyprinus carpio) ei tarvinnut sitä. Sillä toinen kopio pyruvaattikompleksiin liittyvistä geeneistä on liki käyttämätön. Karppikin kyllä kestää melkoista hapenpuutetta, mutta täysin hapettomissa oloissa se kelluu vatsa ylöspäin jo muutamassa tunnissa.

Tämä kaikki tarkoittaa, että ruutana on todellinen kännikala. Talvet se viettää noin 0,5 promillen humalassa. Onneksi sen elämä ei talvella ole kovin vaativaa, joten pienissä sievissä uiskentelu ei haittaa. Kesän vaativammissa riennoissa se saattaisikin olla ongelma: seeprakalatutkimusten mukaan kalat ovat lievän alkoholin vaikutuksen alla sekä sosiaalisempia että holtittomampia kuin normaalisti. Ehkä ruutanoilla onkin talven ajan oikein hauskaa.

Mainokset

4 vastausta artikkeliin “Viikon pieni ihme: kultakalan viinanhuuruinen salaisuus”

  1. Niin kauan kuin olen tiennyt tästä ruutanoiden ja kumppaneiden selviytymisstrategiasta, olen pitänyt sitä hurjan kiehtovana! Siitä on aina mukavaa lukea lisää. :) Olen usein viihteellisesti pohdiskellut, miten paljon alkoholia yksittäinen ruutana tuottaa veteen, jossa se uiskentelee. Jos ruutana asuisi oikein pienessä vesiastiassa, voisiko tämä nostaa nesteen alkoholipitoisuutta. :D

    1. Mielenkiintoinen ajatus! Eli ovatko riittävän pienessä vesitilassa sitten kaikki muutkin vesieliöt pienissä sievissä?

      En osaa sanoa, kuinka suuria määriä etanolia ruutana käytännössä tuottaa. Kuvittelisin kuitenkin, että jos ympäröivän veden etanolipitoisuus alkaa kohota, kalan on yhä hankalampaa päästä omaan elimistöönsä kertyvästä alkoholista eroon. Silloin ruutana-parka ei enää olekaan vain pikkuisen humalassa, vaan alkoholimyrkytys voi olla todellinen riski.

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s