{"id":5005530,"date":"2007-01-10T14:50:34","date_gmt":"2007-01-10T13:50:34","guid":{"rendered":"https:\/\/criticalbiomass.blog.hu\/2007\/01\/10\/fagyos_lett_a_szive"},"modified":"2007-01-10T14:50:34","modified_gmt":"2007-01-10T13:50:34","slug":"fagyos_lett_a_szive","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/?p=5005530","title":{"rendered":"Fagyos lett a sz\u00edve"},"content":{"rendered":"

Egy\u00e9b k\u00f6z\u00f6s von\u00e1sok felemleget\u00e9se mellett, a gerincesek \u00e1ltal\u00e1nos jellemz\u00e9s\u00e9nek<\/a> egyik fontos pontja, hogy az ide tartoz\u00f3 \u00e1llatoknak z\u00e1rt kering\u00e9si rendszer\u00fck van, amelyben v\u00f6r\u00f6sv\u00e9rsejtekbe z\u00e1rt hemoglobin sz\u00e1ll\u00edtja az oxig\u00e9nt. Mint minden j\u00f3 szab\u00e1ly al\u00f3l, ut\u00f3bbi eset\u00e9ben az\u00e9rt vannak kiv\u00e9telek. Az Antarktisz k\u00f6r\u00fcl tal\u00e1lhat\u00f3 vizekben elterjedt Notothenioidea<\/i> alrendbe tartoz\u00f3 s\u00fcg\u00e9rek egyik csal\u00e1dj\u00e1ba (Channichthyidae<\/i>), az \u00fan. j\u00e9ghalak k\u00f6z\u00e9 tartoz\u00f3 fajok eset\u00e9ben sem hemoglobinnal, sem v\u00f6r\u00f6sv\u00e9rsejtekkel nem tal\u00e1lkozunk. Ann\u00e1l szembe\u00f6tl\u0151bbek azonban azok az adapt\u00e1ci\u00f3k, amelyek ezen hi\u00e1ny p\u00f3tl\u00e1s\u00e1t, illetve a hideg, sarki k\u00f6rnyezethez val\u00f3 alkalmazkod\u00e1st teszik lehet\u0151v\u00e9 ezen halak sz\u00e1m\u00e1ra.<\/p>\n

<\/p>\n

A j\u00e9ghalakban az\u00e9rt nem keletkezik hemoglobin, mert a molekul\u00e1t alkot\u00f3 k\u00e9t globin feh\u00e9rje k\u00f6z\u00fcl az egyik (\u03b2-globin) g\u00e9nje teljesen degrad\u00e1l\u00f3dott \u00e9s a m\u00e1sik (\u03b1-globin) sem m\u0171k\u00f6d\u0151k\u00e9pes a felhalmoz\u00f3dott mut\u00e1ci\u00f3k miatt.<\/p>\n

\u00c9lettanilag egyszer\u0171en megd\u00f6bbent\u0151 a hemoglobin<\/a> hi\u00e1nya, mert ezen feh\u00e9rje n\u00e9lk\u00fcl a v\u00e9r csak annyi oxig\u00e9nt tud a k\u00fcl\u00f6nb\u00f6z\u0151 sz\u00f6vetekbe sz\u00e1ll\u00edtani, ami passz\u00edvan, fizikailag k\u00e9pes beold\u00f3dni a v\u00e9rplazm\u00e1ba. Ez pedig l\u00e9nyegesen kevesebb mennyis\u00e9g, olyannyira, hogy melegebb vizekben nem is lenne t\u00fal\u00e9lhet\u0151 a hemoglobin elveszt\u00e9se. A j\u00e9ghalak, szerencs\u00e9j\u00e9re azonban a v\u00edz h\u0151m\u00e9rs\u00e9klete ill. oxig\u00e9n-beold\u00f3 k\u00e9pess\u00e9ge ford\u00edtottan ar\u00e1nyos, ez\u00e9rt az egy\u00e9bk\u00e9nt is j\u00f3l kevered\u0151 sarki vizek oxig\u00e9nben tel\u00edtettek lesznek, ami lehet\u0151v\u00e9 teszi, hogy a hal v\u00e9rplazm\u00e1j\u00e1ba is t\u00f6bb oxig\u00e9n ker\u00fclhessen. Ez azonban m\u00e9g mindig csak a k\u00f6rny\u00e9ken \u00e9l\u0151 v\u00f6r\u00f6s v\u00e9r\u0171 halak v\u00e9r-oxig\u00e9n tartalm\u00e1nak 10%-\u00e1t \u00e9ri el, sz\u00f3val kev\u00e9s.<\/p>\n

Ezt valamivel kompenz\u00e1lnia kell \u00e9s a j\u00e9ghalak v\u00e9re a fent eml\u00edtett okok miatt nemcsak feh\u00e9r sz\u00edn\u0171 (hiszen csak v\u00e9rplazm\u00e1t \u00e9s feh\u00e9rv\u00e9rsejteket tartalmaz, a piros sz\u00ednt pedig a hemoglobin tartalom adja m\u00e1s esetben a v\u00e9rnek), hanem t\u00e9rfogat\u00e1ban is t\u00f6bbsz\u00f6r\u00f6se a v\u00f6r\u00f6s-v\u00e9r\u0171 rokonaik\u00e9nak. Ennek eg\u00e9szen racion\u00e1lis oka van: a j\u00e9ghalakban l\u00e9nyegesen t\u00f6bb v\u00e9r-kapill\u00e1ris biztos\u00edtja az egyes sz\u00f6vetek ell\u00e1t\u00e1s\u00e1t (ezzel kevesebb v\u00e9roxig\u00e9n-tartalom mellett sem kell oxig\u00e9nhi\u00e1nyt\u00f3l tartani – a mell\u00e9kelt \u00e1br\u00e1n l\u00e1sd a j\u00e9ghal retin\u00e1j\u00e1nak (B) erezetts\u00e9g\u00e9t), \u00e9s a nagyobb t\u00e9rfogat\u00fa v\u00e9r\u00e9r h\u00e1l\u00f3zat megt\u00f6lt\u00e9s\u00e9hez t\u00f6bb v\u00e9rre van sz\u00fcks\u00e9g. Nameg egy nagyobb sz\u00edvre, mert egy “norm\u00e1lis” nagys\u00e1g\u00fa nehezen b\u00edrn\u00e1 a megn\u00f6vekedett t\u00e9rfogatot a sz\u00fcks\u00e9ges \u00fctemben pump\u00e1lni. Ja \u00e9s t\u00f6bb mitokondriumra, amelyek az oxig\u00e9n sejten bel\u00fcli diff\u00fazi\u00f3j\u00e1t seg\u00edtik.<\/p>\n

A legmeglep\u0151bb tal\u00e1n az, hogy mindezen az adapt\u00edvnak t\u00fcn\u0151 jegyek val\u00f3sz\u00edn\u0171leg pont az adapt\u00e1ci\u00f3 sz\u00fcks\u00e9gess\u00e9g\u00e9nek okoz\u00f3j\u00e1ra: a hemoglobin elveszt\u00e9sre vezethet\u0151ek vissza. A hemoglobin (az izomokban lev\u0151 myoglobinnal<\/a> egyetemben, ami sz\u00e1mos j\u00e9ghalban szint\u00e9n m\u0171k\u00f6d\u00e9sk\u00e9ptelen) egyszer\u0171bb globin molekul\u00e1kb\u00f3l alakult ki az evol\u00faci\u00f3 sor\u00e1n. Ut\u00f3bbiak funkci\u00f3ja pedig bakt\u00e9riumokban, fon\u00e1lf\u00e9rgekben \u00e9s gomb\u00e1kban a nitrog\u00e9n-monoxid (NO) oxid\u00e1ci\u00f3ja. A NO fontos szign\u00e1lmolekula is, amelynek szerepe van a v\u00e9r\u00e9rh\u00e1l\u00f3zat kialakul\u00e1s\u00e1ban, a mitokondriumok sz\u00e1m\u00e1nak szab\u00e1lyoz\u00e1s\u00e1ban, az izomm\u00e9ret kialak\u00edt\u00e1s\u00e1ban. \u00cdgy azt\u00e1n, ha nem oxid\u00e1l\u00f3dik (m\u00e1rpedig a hemoglobin \u00e9s myoglobin hi\u00e1nyos halakban kev\u00e9sb\u00e9 oxid\u00e1l\u00f3dik), akkor pont azokat a folyamatokat seg\u00edti el\u0151, amelyek a hemoglobin-hi\u00e1nyos helyzetet elviselhet\u0151v\u00e9 teszik a hal sz\u00e1m\u00e1ra.<\/p>\n

Mindez azonban m\u00e9g nem elegend\u0151 ahhoz, hogy a hemoglobin hi\u00e1nyt igaz\u00e1n, “glob\u00e1lisan” adapt\u00edv tulajdons\u00e1gg\u00e1 emelj\u00e9k. \u00c9s ez egy kicsit m\u00e9g mindig megv\u00e1laszolatlan k\u00e9rd\u00e9s: van-e adapt\u00edv el\u0151nye a v\u00f6r\u00f6sv\u00e9rsejtek elveszt\u00e9s\u00e9nek? Sokan sokf\u00e9le v\u00e1lasszal pr\u00f3b\u00e1ltak el\u0151\u00e1llni: pl. a hidegben a v\u00e9r viszkozit\u00e1sa megn\u0151, \u00edgy nehezebb pump\u00e1lni, ez\u00e9rt el\u0151ny\u00f6s lehet a v\u00e9r sejtes elemeinek cs\u00f6kkent\u00e9se. De mivel ezzel p\u00e1rhuzamosan a v\u00e9rt\u00e9rfogat is megn\u0151tt, a j\u00e9ghalak sz\u00edve kor\u00e1nt sem v\u00e9gez kevesebb munk\u00e1t, s\u0151t. \u00c9s egy\u00e1ltal\u00e1n: ezeknek a halaknak az anyagcser\u00e9je kev\u00e9sb\u00e9 hat\u00e9kony, mint a vel\u00fck egy ter\u00fcleten \u00e9l\u0151 v\u00f6r\u00f6s-v\u00e9r\u0171 s\u00fcg\u00e9rek\u00e9.<\/p>\n

A jelek (\u00e9s a jelenleg egyik legelfogadottabb n\u00e9zet) szerint ezeknek a fajoknak a kialakul\u00e1s\u00e1t az tette lehet\u0151v\u00e9, hogy j\u00f3kor voltak j\u00f3 helyen. \u00dagy 10-14 milli\u00f3 \u00e9ve, az Antarktiszi-\u00f3ce\u00e1n leh\u0171l\u00e9s\u00e9vel p\u00e1rhuzamosan a helybeli halak t\u00f6bbs\u00e9ge nem tudott el\u00e9g gyorsan alkalmazkodni a v\u00e1ltoz\u00e1shoz, ez\u00e9rt hatalmas halpopul\u00e1ci\u00f3k omlottak \u00f6ssze. A Notothenioid-halak \u0151se azonban megbar\u00e1tkozott a hideggel, \u00e9s szinte egyed\u00fcl vehette birtokba a hatalmas v\u00edzt\u00f6meget (a Notothenioid halak m\u00e9g ma is a halbiomassza 95%-\u00e1t adj\u00e1k ezekben a vizekben!). A verseny hi\u00e1ny\u00e1nak luxusa azt\u00e1n oda vezetett, hogy l\u00e9trej\u00f6hettek lassan a j\u00e9ghalak, amelyek egy kompetit\u00edvebb k\u00f6zegben nagyon hamar elv\u00e9reztek volna.<\/p>\n

S, hogy mi volt az aminek k\u00f6sz\u00f6nhet\u0151en a Notothenioid halak sikeresek lettek? Egy zseni\u00e1lis kis molekula, egy term\u00e9szetes fagy\u00e1ll\u00f3 l\u00e9trej\u00f6tt\u00e9nek.<\/p>\n

Az anktartiszi vizek h\u0151m\u00e9rs\u00e9klete -1.9\u00b0C, ami a halak testnedveinek fagypontja (~-1.0<\/span>\u00b0C) <\/span>alatt van<\/span>. Azaz ezen a h\u0151m\u00e9rs\u00e9kleten m\u00e1r kialakulnak fagykrist\u00e1lyok az erekben \u00e9s a belekben \u00e9s ha ezek szabadon n\u0151hetn\u00e9nek, az r\u00f6vid \u00faton az \u00e9l\u0151l\u00e9ny hal\u00e1l\u00e1t okozn\u00e1. Azonban a “fagy\u00e1ll\u00f3k\u00e9nt” m\u0171k\u00f6d\u0151 glikoprotein (AFGP) ezt a n\u00f6veked\u00e9st megg\u00e1tolja.<\/p>\n

Az AFGP t\u00f6rt\u00e9nete pedig maga is eg\u00e9szen elb\u0171v\u00f6l\u0151: egy, az em\u00e9szt\u00e9sben szerepet j\u00e1tsz\u00f3 enzim, a tripszinog\u00e9n duplik\u00e1ci\u00f3ja r\u00e9v\u00e9n j\u00f6tt l\u00e9tre. Ezt az\u00e9rt mondhtajuk nagy bizonyoss\u00e1ggal, mert a triszpszinog\u00e9n<\/i> \u00e9s AFGP<\/i> g\u00e9njeinek eleje \u00e9s v\u00e9ge szinte t\u00f6k\u00e9letesen megegyezik, m\u00e9g a sejtb\u0151l val\u00f3 szekr\u00e9ci\u00f3t biztos\u00edt\u00f3 \u00fan. szign\u00e1l-peptid is, csak pont a feh\u00e9rje-k\u00f3dol\u00f3 a k\u00f6zepe m\u00e1s. De az nagyon: az AFGP<\/i>-ben egy tripeptidet (Thr-Ala-Ala) k\u00f3dol\u00f3 DNS szekvencia ism\u00e9tl\u0151dik nagyon sokszor (egy spacer szekvenci\u00e1val egyetemben), ami maga a tripszinog\u00e9n<\/i> g\u00e9n els\u0151 intron\u00e1nak \u00e9s m\u00e1sodik exonj\u00e1nak hat\u00e1r\u00e1n lev\u0151 szekvenci\u00e1b\u00f3l alakult ki. (A tripeptid Thr csoportj\u00e1hoz kapcsol\u00f3d\u00f3 cukorl\u00e1ncok biztos\u00edtj\u00e1k a molekula k\u00fcl\u00f6nleges, fagy\u00e1ll\u00f3 tulajdons\u00e1g\u00e1t.) Ez a p\u00e1r nukleotid\u00e1nyi r\u00e9gi\u00f3 sokszoroz\u00f3dott meg vagy az \u0151si tripszinog\u00e9n-duplik\u00e1tum del\u00e9ci\u00f3ja el\u0151tt, vagy az ut\u00e1n (az \u00e1br\u00e1n ut\u00f3bbi l\u00e1tsz\u00f3dik, b\u00e1r szerintem az el\u0151bbi val\u00f3sz\u00edn\u0171bb), l\u00e9trehozva egy olyan molekul\u00e1t, amelyet a hasny\u00e1lmirigy termel, majd a belekbe \u00fcr\u00edt (ak\u00e1rcsak a tripszinog\u00e9nt<\/a>), ahonnan (\u00e9s ez viszont nem szokv\u00e1nyos!) k\u00e9pes a nem-megem\u00e9szt\u0151dve a v\u00e9rbe felsz\u00edv\u00f3dni.<\/p>\n

Summa summarum, a biol\u00f3gusok szem\u00e9t gy\u00f6ny\u00f6rk\u00f6dtet\u0151 j\u00f3sz\u00e1g ez a j\u00e9ghal, de k\u00fcl\u00f6nlegess\u00e9ge napjainkban egyben gyenges\u00e9ge is: az \u00f3ce\u00e1nok felmeleged\u00e9s\u00e9vel (\u00e9s itt n\u00e9h\u00e1ny tized fok is sokat sz\u00e1m\u00edt) cs\u00f6kkenni fog az oxig\u00e9nold\u00f3 k\u00e9pess\u00e9g\u00fck, ami k\u00f6nnyen a magas oxig\u00e9n szatur\u00e1ci\u00f3t\u00f3l f\u00fcgg\u0151 j\u00e9ghalak hal\u00e1l\u00e1t okozhatja…<\/p>\n

(B\u0151vebben errefele lehet olvasni a kis aranyosokr\u00f3l: Evolution: The triumph of an idea<\/a> ill. The making of the fittest<\/a> – melynek sz\u00f3banforg\u00f3 els\u0151 fejezete itt lelhet\u0151<\/a>)<\/p>\n

\n

Sidell, BD, O’Brien, KM<\/strong> (2006) When bad things happen to good fish: the loss of hemoglobin and myoglobin expression in Antarctic icefishes. J Exp Biol<\/i> 209<\/strong>: 1791-802. doi: 10.1242\/jeb.02091<\/a>
Chen, L, DeVries, AL, Cheng, CH<\/strong> (1997) Evolution of antifreeze glycoprotein gene from a trypsinogen<\/i> gene in Antarctic notothenioid fish. PNAS<\/i> 94<\/strong>: 3811-3816<\/a>. <\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Egy\u00e9b k\u00f6z\u00f6s von\u00e1sok felemleget\u00e9se mellett, a gerincesek \u00e1ltal\u00e1nos jellemz\u00e9s\u00e9nek egyik fontos pontja, hogy az ide tartoz\u00f3 \u00e1llatoknak z\u00e1rt kering\u00e9si rendszer\u00fck van, amelyben v\u00f6r\u00f6sv\u00e9rsejtekbe z\u00e1rt hemoglobin sz\u00e1ll\u00edtja az oxig\u00e9nt. Mint minden j\u00f3 szab\u00e1ly al\u00f3l, ut\u00f3bbi eset\u00e9ben az\u00e9rt vannak kiv\u00e9telek. Az Antarktisz … Egy kattint\u00e1s ide a folytat\u00e1shoz…. →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[3,1],"tags":[5],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5005530"}],"collection":[{"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=5005530"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5005530\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=5005530"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=5005530"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=5005530"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}