Ryba z piekła rodem

Wydaje się całkiem prawdopodobne, że obecne upały stanowią preludium do gorącego lata. Takie warunki stwarzają zagrożenie dla wielu gatunków, ale bohater dzisiejszej notki lubi takie warunki.

 

Karpieniec diabli, Cyprinodon diabolis, to prawdziwy twardziel. Ta niepozorna, żwawa rybka, dorastająca do 3cm spędza całe swoje dwunastomiesięczne życie w rejonie, który trudno podejrzewać o bogactwo ichtiofauny. Karpieniec diabli żyje bowiem w Newadzie, w miejscu zwanym Devil’s Hole (chyba stąd nazwa rybki, bo wygląda bardzo przyzwoicie) na pustyni Amargosa, kilka strzałów z łuku od sławnej Doliny Śmierci. Jest uważany za najbardziej odizolowany gatunek ryb na Ziemi.

I chociaż na brak ciepła w tej okolicy nie ma co narzekać, środowiskiem zasiedlanym przez ten gatunek jest źródło termalne, w którym woda pozostaje w stałej temperaturze 33-34 stopni. Rzecz jasna, w głębszych rejonach źródła temperatura jest wyższa, ale dopiero 43 stopnie stanowią górną granicę tolerancji tych ryb. To drugi rekord.

Jak możecie przeczytać tutaj, rozpuszczalność tlenu w wodzie maleje ze wzrostem temperatury. Karpieniec jest odporny na brak tlenu wykorzystując ten sam mechanizm co nasze karasie pod lodem. Gdy robi się duszno, pozyskuje energię z przemiany glikogenu w alkohol.

Kolejny rekord dotyczy zasięgu występowania tego gatunku, bowiem obszar przezeń zajmowany wynosi około 20 metrów kwadratowych. Owszem, znalazłem także informację, że ryby te spotykano na oszałamiającej przestrzeni 68 metrów kwadratowych, ale wciąż tylko w jednym i tym samym termalnym źródle. Zresztą z opisu wynika, że do większości z tych 68 metrów rybki tylko zapływają, gdyż jest tam za ciepła woda.

Rozumiecie: Obszar Występowania Całego Gatunku!

DevilsHole NPS photo Kurt Moses
Pracownicy Służby Parków  Narodowych podczas badań tego niezwykłego siedliska.  © Kurt Moses

 

Niektórzy twierdzą, że C. diabolis zamieszkuje to niegościnne środowisko nawet od 60tys lat, inni wiążą pojawienie się rybki ze zmianami warunków hydrologicznych pod koniec ostatniego zlodowacenia 11 tys. lat temu, a jeszcze inni głoszą, że tak mała populacja nie miałaby szans trwać dłużej niż parę tysięcy lat. Genetycy mogą dyskutować do upadłego na ten temat, bo ocena wieku populacji wynika ze stopnia zróżnicowania genetycznego i jest tym bardziej precyzyjna im liczniejsza jest populacja oraz badana próba. Tymczasem liczebność tego gatunku waha się dość mocno, od ponad 500 osobników do niespełna 40 wywołując irytację u genetyków, a u ekologów stany euforii i apatii na przemian. Na dodatek tempo mutacji które akumulują się u tego gatunku jest podwyższone, więc genetycy muszą bardzo ostrożnie i niemal po omacku dobierać parametry do swoich kalkulacji.

Wobec tej dynamiki populacji i wrażliwości na powodzie, deszcze oraz ruchy sejsmiczne, C. diabolis uznany jest za gatunek krytycznie zagrożony, a okolica jego występowania znajduje się pod szczególna ochroną. To znaczy ogrodzona jest siatką.

devils hole cyprinodon © Dan Suzio

devils hole cyprinodon
Rezerwat specjalny Devil’s Hole. © Robert Shallenberger/U.S. Fish and Wildlife Service

 

Ichtiolodzy próbowali także hodować karpieńca diablego w akwariach, jednak nie udało się doprowadzić do rozrodu. Lepsze efekty uzyskano krzyżując karpieńce z pokrewnymi gatunkami, ale jak się zastanowić – gdzie jest sens biologiczny takich działań?

Tomasz Kijewski

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

Dzul M.C. i inni: Identifying sources of error in surveys of devils hole pupfish (Cyprinodon diabolis); The Southwestern Naturalist 2012

Heuton M. i inni: Paradoxical anaerobism in desert pupfish; Journal of Expewrimental Biology 2015

Martin C.H., Höhna S: New evidence for the recent divergence of Devil’s Hole pupfish and the plausibility of elevated mutation rates in endangered taxa; Molecular Ecology 2018

Reed J.M., Stockwell C.A.: Evaluating an icon of population persistence: the Devil’s Hole pupfish; Proceedings. Biological Sciences 2014

Sağlam İ.K. i inni: Phylogenetics support an ancient common origin of two scientific icons: Devils Hole and Devils Hole pupfish; Molecular Ecology 2016

Karaś na bani

Troszeczkę dla ochłody, a troszeczkę w powiązaniu z notką, która pojawi się za chwilę, przypominam wpis, który ukazał się tuż przed założeniem bloga na Wordpress.

Popularne w domowych akwariach i ogrodowych stawach złote karasie (Carassius auratus), podobnie jak ich dziki krewny karaś pospolity (C. carassius), wykazują się pewną niezwykłą cechą, co może ucieszyć mniej dbałych właścicieli akwariów lub sadzawek. W skrajnie zamulonej wodzie lub pod lodem, gdy dla innych ryb jest morderczo jest za mało tlenu, karasie radzą sobie co najmniej nieźle. Jeżeli zmagazynowały odpowiednio duży zapas energii pod postacią glikogenu*, są w stanie przetrwać w warunkach skrajnego deficytu tlenu nawet 5 miesięcy bez uszczerbku na zdrowiu. Fenomen ten zadziwiał ichtiologów i biochemików przez długie lata, aż wreszcie został rozwiązany przez naukowców z Uniwersytetów w Oslo, Liverpool i Lillehammer. Stwierdzili oni funkcjonowanie u karasi unikalnego mechanizmu przemiany beztlenowej, w którym zamiast kwasu mlekowego powstaje dużo bezpieczniejszy i przede wszystkim łatwiejszy do usunięcia z organizmu – etanol. Odkryciu towarzyszyła konstatacja, że w warunkach beztlenowych karasie mają poziom etanolu rzędu 0,3 promila. Otwiera to nową ścieżkę badań biochemicznych w kierunku wyjaśnienia jak to się dzieje, że ryby te nie doświadczają syndromu alkoholowego. Póki co zaobserwowano tylko, że będąc pod wpływem pływają wolniej.

Cóż za wspaniały wynalazek natury – wystarczyłoby na dłuższą chwilę wstrzymać oddech, jak w niektórych praktykach medytacyjnych. Ale niestety, nie każdemu to dane. Karasiom ten szczęśliwy szlak metaboliczny przydarzył się około 8 milionów lat temu, w czasach gdy rozchodziły się linie ewolucyjne karasia i karpia. Wtedy doszło do zdublowania genomu tych ryb, co dla większości zwierząt jest nieosiągalne. Znaczna część dodatkowego materiału genetycznego została przy tym wyzwolona spod porządkującej presji selekcyjnej i w ogólnym bałaganie doszło do powstania tego przystosowania na bazie powszechnych enzymów rozkładających alkohol.

* Takie przypomnienie z biochemii: Glikogen jest podstawowym materiałem zapasowym w organizmach zwierząt. Jego przemiana w normalnych warunkach prowadzi do uwalniania glukozy i utlenienia jej do dwutlenku węgla i wody z wydzieleniem energii. W warunkach deficytu tlenu podczas tych przemian powstaje kwas mlekowy, którego działanie w niewielkich dawkach poznał chyba każdy. Większe dawki są zabójcze.

Tomasz Kijewski

Na zdjęciu złoty karaś w jednej z dziwniejszych wersji hodowlanych. Nie wierzcie gdy ktoś powie, że ryba wstrzymuje oddech w celach rozrywkowych.  © Lerdsuwa via Wikimedia Commons // GFDL, CC-BY-SA

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

C.E. Fagernes: Extreme anoxia tolerance in crucian carp and goldfish through neofunctionalization of duplicated genes creating a new ethanol-producing pyruvate decarboxylase pathway; Nature Scientific reports; 2017