وجود یک ماهی عجیب در قطب جنوب که خونی شبیه آب دارد

تحقیقات نشان می‌دهد که چگونه ماهی یخی باله سیاه قطب جنوب از نظر ژنتیکی با خویشاوندان نزدیک خود متفاوت است.

ماهی یخی باله سیاه، "Chaenocephalus aceratus"، فاقد هموگلوبین است و در آب‌های قطب جنوب، جایی که دما اغلب نزدیک به نقطه انجماد آب دریا است، زندگی می‌کند.

اقیانوس جنوبی زمانی گرمتر بود. سپس حدود ۳۰ میلیون سال پیش، دما کاهش یافت. تعداد کمی از ماهی‌ها می‌توانستند در دمایی که دقیقا بالاتر از نقطه انجماد آب دریا بود زنده بمانند و یا به آب‌های گرمتر مهاجرت کردند یا منقرض شدند.

امروزه ماهی یخی باله سیاه قطب جنوب، در این آب‌های سرد بدون فلس رشد می‌کند، خونی به شفافیت آب و استخوان‌ها آنقدر نازک است که می‌توانید مغز آن را از طریق جمجمه‌اش ببینید.

اینکه چگونه این موجود که دیگر ساکن پایین نیست، می‌تواند در چنین محیط خصمانه‌ای زندگی کند، مدت‌هاست دانشمندان را مجذوب خود کرده است، آنها ژنوم آن را نقشه‌برداری کرده‌اند و به کاوش در ویژگی‌های غیرعادی آن ادامه می‌دهند. تیمی از دانشمندان ژنوم ماهی یخی باله سیاه قطب جنوب را با ژنوم اقوام نزدیک آن مقایسه کردند. آنها دریافتند که در سراسر این نقشه‌های ژنومی و ده‌ها میلیون سال تکامل، خانواده‌های ژنی کوچک شده یا گسترش یافته‌اند و برخی از غیرعادی‌ترین ویژگی‌های ماهی یخی را به وجود آورده‌اند. یافته‌های این تیم علاوه بر آشکار ساختن چگونگی سازگاری ماهی‌های یخی با شرایط شدید قطب جنوب، راه جدیدی برای بررسی ژنتیک بیماری‌های انسانی مانند کم‌خونی و پوکی استخوان ارائه می‌کند.

ویلیام دتریچ دانشمند دریایی در دانشگاه نورث ایسترن که دهه‌ها در حال مطالعه بر روی ماهی‌های یخی بوده و به رهبری این مطالعه کمک کرده است، می‌گوید: "خصیصه‌ای که در یک محیط ناسازگار است، می‌تواند در محیط دیگر سازگار باشد". وی افزود: "ما می‌توانیم با مطالعه این موارد پورت تکاملی چیزهای زیادی در مورد فیزیولوژی و پزشکی انسان بیاموزیم".

ماهی یخی برای اولین بار پس از اینکه یک جانورشناس نروژی در اوایل قرن بیستم یکی از آها را گرفت، علم را با خون شفاف خود شگفت زده کرد. این گونه دیگر گلبول‌های قرمز و هموگلوبین را برای حمل اکسیژن در بدن خود نمی‌سازد. این ویژگی‌ها برای بقای سایر گونه‌های مهره‌دار، که همگی ۶۰-هزار نفر هستند، ضروری هستند.

خون ماهی یخی، سمت راست، شفاف است، در حالی که خون یکی از خویشاوندان قطب جنوب، میله سنگ مرمری، در سمت چپ، زرشکی و دارای گلبول های قرمز است.

تبدیل شدن به ماهی یخی مدرن نیازمند میلیون‌ها سال هک ژن طبیعی است. بخش‌هایی از ژنوم آن‌ها که در بزرگسالان به ساخت ضدیخ برای خون اختصاص داشت، بسیار گسترش یافت. فضای ژنومی بیشتری به ساخت پروتئین‌های جلوگیری از یخ در بدنه‌های پوسته‌مانندی که جنین‌های ماهی یخی را احاطه کرده‌اند اختصاص یافت.

آب سرد گازهای بیشتری از جمله اکسیژن را نسبت به آب گرمتر در خود نگه می‌دارد. اما در آب بسیار سرد، خون قرمز تیره می‌شود، پمپاژ آن سخت می‌شود و احتمال یخ زدن بیشتر است. جان پستلث ویت، زیست شناس رشدی در دانشگاه اورگان که روی این مقاله کار می‌کرد، گفت: ماهی اساسا "درمان کم خونی را تکامل داده است." آبشش‌های بزرگی ایجاد کرد و فلس‌های خود را از دست داد که باعث شد اکسیژن فراوان آب را از طریق پوست جذب کند. همچنین سیستم گردش خون خود را با عروق اضافی و قلبی که چهار برابر گونه‌های خون‌قرمز نزدیک به هم مرتبط است، گسترش داد.

در طول زمان تکامل، ماهی‌های یخی لیپیدها یا چربی‌ها را جمع آوری کردند که مانند روغن در آب شناور هستند. همچنین استخوان‌های فلاپی ایجاد کرد که کمتر از استخوان‌های اجدادشان معدنی بودند. این به ماهی‌های یخی اجازه داد تا مانند اسپاگتی در آب جوش در ستون آب بالا بیایند و کریل و سایر موجوداتی را که در نزدیکی کف دریا یافت نمی‌شوند بخورند.

تیم تحقیقاتی هنوز در حال کار برای درک چگونگی انعکاس این سازگاری در تراکم استخوان در ژنوم ماهی یخی است. این ممکن است به بینش‌هایی در مورد چگونگی کاهش تراکم استخوان و ابتلا به پوکی استخوان با افزایش سن منجر شود.

به طور مشابه، دانشمندان با نگاه کردن به اینکه چگونه ماهی یخی با کم خونی شدید از بین می‌رود، ممکن است چیزی در مورد اینکه چرا انسان‌ها این کار را نمی‌کنند، بیاموزند.

موجوداتی مانند ماهی یخی همان‌هایی هستند که چارلز داروین آن‌ها را "فرهنگ‌های زندگی باستانی" نامید، زیرا آنها ویژگی‌های مهم اجداد خود مانند گلبول‌های قرمز و استخوان‌های متراکم را از دست دادند. یکی از اعضا تیم تحقیقاتی آنها را "مدل‌های جهش یافته تکاملی" می‌نامد، زیرا ژنوم آنها می‌تواند توضیح دهد که چرا برخی از صفات فیزیولوژیکی می‌توانند برای یک حیوان سازگار باشند اما حالت‌های بیماری در حیوان دیگر می‌توانند سازگار باشند.