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金魚寒冬缺氧生活達五個月 全靠體內製酒精

2017/8/14 — 14:57

人類與絕大部份有椎脊動物在缺氧情況下,數分鐘內經已死亡。金魚與其野生近親黑鯽 (Carassius carassius) 竟可在體內製造乙醇,並於寒冬結冰湖裡缺氧生活最多五個月。研究已刊於 《Scientific Reports》 。

正常的無氧代謝過程會將碳水化合物分解成能量,但同時間會製造對身體有害的乳酸。不過,金魚與遍佈在北歐、亞洲湖泊的黑鯽,就可以在缺氧的冰水中,將乳酸分解成乙醇,將之從腮呼出,減低體內累積乳酸,而牠們的血酒精濃度可達 0.05% 即每一百毫升血液有 50 毫克酒精,含量遠超大部份國家醉駕檢控最低要求。

奧斯陸大學及利物浦大學的團隊發現金魚與黑鯽的特殊能力源自肌肉有兩組酵素,其中一組與其他生物一樣,將碳水化合物分解成能量與乳酸,但另一組則是牠們獨有的,但與啤酒酵母的無氧代謝相同;在周圍環境氧含量減低時,這組酵素就會被觸發,細胞中產生能量的線粒體會將碳水化合物轉化為乙醇。

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經過基因分析後,團隊發現這組「酒精酵素」在 800 萬年前由金魚與黑鯽共同祖先透過全基因複製 (whole-genome duplication) 過程演化出來。這過程是某個體偶然獲得額外一組基因,並被應用來承擔新的功能。

有份參與研究的利物浦大學演化生理學家 Michael Berenbrink 指,當其他魚經已死亡時,這種機制讓金魚與黑鯽仍能在嚴峻的無氧環境下生存,減少資源競爭與被獵食,這亦解釋到為何牠們游動速度這麼慢仍普遍存在於歐亞淡水水系之中。

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來源:
NewScientist, Goldfish go months without oxygen by making alcohol inside cells, 11 August 2017
Phys.org, Scientists reveal how goldfish make alcohol to survive without oxygen, 11 August 2017

報告:
Extreme anoxia tolerance in crucian carp and goldfish through neofunctionalization of duplicated genes creating a new ethanol-producing pyruvate decarboxylase pathway. Scientific Reports 7, Article number: 7884(2017). doi:10.1038/s41598-017-07385-4

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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