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金魚憋不死有秘訣

2020-05-11 08:43
科學之謎 2020年3期
關鍵詞:祖先碳水化合物金魚

對于大多數動物,包括我們人類,缺氧幾分鐘都是要命的。我們的身體雖然可以在無氧的情況下代謝碳水化合物,但這一過程會產生有毒的乳酸;乳酸在體內迅速積累,很快達到致命的濃度。

但金魚和它的野生鯽魚親屬卻已經進化出一種罕見的適應性,它們可以在不呼吸的情況下存活5個月。冬天在冰凍的池塘里,其他魚類大多窒息而死,它們卻還活得好好的。

經過科學家的不懈努力,現在我們終于知道其秘訣了:在缺氧的條件下,金魚身上會制造一組額外的酶,其作用與啤酒酵母菌相似,就是將碳水化合物轉化為酒精,而不是乳酸,最后酒精作為廢物通過鰓排泄出去。

這種適應性大約出現于800萬年前,是鯉魚和金魚的共同祖先通過一種叫“全基因組復制”的過程進化來的?!叭蚪M復制”的意思是:當一個生物體在DNA復制過程中,因為偶然的差錯,一個基因不小心被多拷貝了一次;此后,這個額外獲得的基因往往會被賦予新的用途。

舉個例子:金魚的祖先原先DNA上只有1個負責有氧代謝的基因A;在一次復制中出了差錯,被復制了兩次,結果DNA上有了2個A。一開始它們還是都負責有氧代謝,就好像一個是駕駛員,一個是備用的副駕。但隨著時間的推移,金魚祖先在一代代進化,DNA上的2個A也在獨立地發生遺傳或變異。過了數百萬年,第二個A已變異成A*,其功能是負責無氧代謝了;而第一個A還是A,繼續負責有氧代謝(因為如果這個A也變異,那金魚就不能呼吸,不能生存下來,今天也就沒有金魚這一物種了)。

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