Риби обзавелися зябрами, щоб вижити в кислотних океанах
В ході нового дослідження еволюційні біологи висунули гіпотезу про те, що стародавні риби обзавелися зябрами зовсім не для того, щоб поглинати більше кисню з води, а щоб збалансувати рівень рН окислившегося океану.
Стаття, опублікована в журналі Scientific Reports, має велике значення для сучасної біології, оскільки Світовий океан продовжує окислюватися.
Міксини використовують зябра для регуляції кислотності власного тіла
(Фото Alex Clifford).
"Ми звикли проводити паралель між зябрами риб і легкими людини. Прийнято було вважати, що зябра з`явилися у морських мешканців, щоб ті могли поглинати більше кисню з води", - Розповідає провідний автор нового дослідження доктор Джоді Руммер (Jodie Rummer), іхтіолог з Університету Джеймса Кука в Таунсвіллі, США.
Відповідно до цієї так званої "кисневої гіпотезою", У міру того як морські мешканці ставали більшими і більш рухливими, їм було потрібно все більше кисню для підтримки високого рівня метаболізму. І якщо повільні риби могли поглинати кисень для дихання через свою тонку шкіру, то більш активні риби, які також мали товстою шкурою, потребували більш ефективні способи отримання кисню.
Численні зяброві складки - ідеальний інструмент для дихання під водою. Вони займають велику площу на тілі риби і дозволяють значному кількості кисню потрапляти в кровотік.
Однак нове дослідження, проведене доктором Руммер і її колегами, спростовує загальноприйняту "кисневу гіпотезу". Вчені вибрали в якості об`єкта свого дослідження миксин - морських тварин, які еволюційно ближче всіх до загальних предків древніх риб.
Міксини є мусорщиками, переробними відходи океану. Вони мешкають на дні, ведуть малорухливий спосіб життя і виявляють найбільшу активність, коли перемелюють зубами розкладаються тіла померлих тварин. З огляду на форму тіла миксин, їх тип шкіри і низький рівень метаболізму, логічно припустити, що їм цілком вистачало б для життя того кисню, який вони поглинають через шкіру.
Сучасні дослідження показують, що міксини отримують через шкіру від 80 до 90% необхідного кисню. Однак ці тварини мають зябрами, і вчені вирішили з`ясувати, навіщо в такому разі вони їм знадобилися.
Відео: Рибак зміг вижити, провівши в океані 13 місяців (новини)
Руммер і колеги вирішили провести експеримент, помістивши піддослідних миксин в дуже кисле середовище. В результаті дослідники виявили, що головна роль зябрових складок - це регуляція кислотності тіла при знаходженні в середовищі з дуже низьким водневим показником. Виявилося, що володіють зябрами міксини здатні витримувати більш високу кислотність, ніж будь-які нині живуть мешканці океану.
Дослідники зібрали миксин з західного узбережжя острова Ванкувер в Канаді і піддали їх впливу різних рівнів кислотності (шляхом відкачування подкисляемого агента CO2 з води). Також вчені зібрали зразки крові і тканин в різні моменти часу, щоб зрозуміти, як змінювалася біохімія тел тварин.
В ході попередніх досліджень вчені демонстрували, що багато риби поведенчески і фізіологічно змінюються при впливі кислого середовища того рівня, яка очікує Світовий океан до 2100 року. Однак новий експеримент показав, що міксини спокійно витримують і кислотність, в 50-60 разів перевищує цей показник.
pН крові тварин спочатку знизився на 1,2 одиниці, але потім через декілька годин їх тіло відновило водневий показник шляхом залучення іонів бікарбонату з навколишнього середовища через зябра.
У зв`язку з отриманими результатами іхтіологи прийшли до висновку, що саме міксини найкраще справляються з підвищеною кислотністю океану. Це може привести до розростання їх популяції в майбутньому і порушення балансу біорізноманіття, попереджають вчені.
