Frostvæskeblod hjælper fisk, der kaldes notothenioider, overleve i iskolde antarktiske farvande. Nedsiden er, at iskrystallerne i deres blod ikke smelter, når temperaturen er varm.
Billedkredit: Paul A. Cziko via University of Oregon
Proteiner binder hurtigt til iskrystaller, der kommer ind i kroppen af antarktiske notothenioide fisk for at korralere isen. Men proteinerne hænger på og forhindrer senere, at iskrystallerne smelter i varmere sommervand, sagde Paul Cziko, en doktorand ved University of Oregon's Institute of Ecology and Evolution. Cziko sagde:
Vi opdagede, hvad der synes at være en uønsket konsekvens af udviklingen af frostvæskeproteiner i antarktiske notothenioide fisk. Hvad vi fandt, er, at frostvæskeproteinerne også forhindrer, at indre iskrystaller smelter. Det vil sige, at de også er anti-melt proteiner.
Billedkredit: Paul A. Cziko via University of Oregon
Forskerne fandt, at når de opvarmede fiskene til temperaturer over det forventede smeltepunkt, forblev noget is inde i deres kroppe. Is, der ikke smelter under sådanne forhold, defineres som overophedet.
Dernæst testede de vilde fisk i Antarktis, da det normalt frysende havvand var varmet noget i løbet af sommeren, og de fandt, at der også forblev is inde i disse fisker.
I laboratoriet testede teamet frostvæskeproteinerne og fandt, at disse essentielle proteiner også paradoksalt nok var ansvarlige for denne overophedningseffekt.
Medforfatter Chi-Hing “Christina” Cheng er professor i dyrebiologi ved University of Illinois. Hun sagde:
Vores opdagelse kan være det første eksempel på overophedning af is i naturen.
I dette tilfælde smelter isen inde i disse fisker ikke ved temperaturer mindst 1 C (1,8 F) over det forventede smeltepunkt.
Icy milter
For at se, om fiskernes indre is nogensinde kunne smelte, placerede og vedligeholdte Cziko ved hjælp af andre dykkere temperaturhoggere i en iskald fiskemiljø i et af verdens mest sydlige og frigide havmiljøer - McMurdo Sound, Antarktis.
Billedkredit: Paul A. Cziko via University of Oregon
Den hidtil uset vandtemperaturrekord på 11 år på stedet er lig med en halv eller hele levetid for de fiskearter, der blev anvendt i undersøgelsen.
I løbet af denne tidsperiode varierede vandtemperaturerne med lidt over 3F og nåede aldrig temperaturer, der ville overvinde den frostvæske, proteininduceret isoverophedning for fuldstændigt at eliminere is inde fra fiskene.
Forskerne har mistanke om, at den resulterende akkumulering af is inde i fisken har ugunstige fysiologiske konsekvenser. Men for nu ved de ikke, hvad de måtte være.
Hvis fiskene er bestemt til at bære iskrystaller rundt omkring i hele deres liv, sagde Cheng, kan det tænkes, at ispartikler kan hindre små kapillærer eller udløse uønskede inflammatoriske reaktioner. Cziko sammenligner den potentielle trussel mod farerne ved asbest i lungerne eller blodpropper i hjernen. Han sagde:
Da meget af isen ophobes i fiskernes milt, tror vi, at der kan være en mekanisme til at fjerne isen fra cirkulationen.
Dette er blot endnu et stykke i puslespillet om, hvordan notothenioider kom til at dominere havet omkring Antarktis. ”Det fortæller os også noget om evolution. Det vil sige, tilpasning er en historie om kompromis og kompromis. Hver god evolutionær innovation har sandsynligvis nogle dårlige, utilsigtede effekter.
Clive W. Evans fra University of Auckland i New Zealand og Arthur DeVries, professor emeritus i dyrebiologi ved University of Illinois i Urbana-Champaign, er coauthors for det nye papir i Forløb fra National Academy of Sciences. National Science Foundation's afdeling af polære programmer støttede forskningen.