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Eisfische als Vorbild für Anämie oder Osteoporose

Extrem Cool: Totale Anämie schützt vor Kältetod

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Frostschutz-Proteine

Eine weitere evolutionäre Errungenschaft dieser Gattung ermöglicht das Überleben bei Minusgraden: Eisfische produzieren spezielle Eiweiße, die sie vor dem Kältetod bewahren. Während Frostschutz-Glykoproteine bei Fischlarven und erwachsenen Tieren die Eisbildung im Körper verhindern, umgeben eisresistente Eierchorion- oder Zona-pellucida-Proteine Embryonen und schützen diese vor dem Einfrieren.

Deutliche Veränderungen im Erbgut der Eisfische

Im Erbgut der Eisfische haben all diese Veränderungen deutlich sichtbare Spuren hinterlassen: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Anzahl der Gene, die am Schutz vor Eisschäden beteiligt sind, einschließlich der Gene, die Frostschutz-Glykoproteine kodieren, im Eisfisch-Genom stark expandiert sind“, erklärt Manfred Schartl. Auch die hohe Sauerstoffkonzentration sowohl in den kalten antarktischen Gewässern als auch im Körper der Eisfische hat zu Anpassungen im Erbgut geführt. Da Sauerstoffradikale Zellschäden verursachen, besitzen die Tiere vermehrt Gene für Enzyme, die solche Schäden eindämmen helfen.

Noch an anderer Stelle im Erbgut der Eisfische stießen die Wissenschaftler auf Veränderungen, die mit dem anspruchsvollen Lebensraum im Verbindung gebracht werden können: So fehlen ihnen einige wichtige Regulatoren, die bei anderen Tierarten den Tag-Nacht-Rhythmus steuern. Die Forscher vermuten, dass die Extreme der fast permanenten Tage der Winterdunkelheit und der langen antarktischen Sommer den Nutzen einiger dieser Regulatoren und damit auch den evolutionären Druck, sie zu behalten, verringert haben könnten. Um diese Frage endgültig zu beantworten, seien jedoch Verhaltensstudien an antarktischen Eisfischen und anderen verwandten Arten notwendig.

Anämie bis Osteoporose: Der Eisfisch als natürliches Vorbild für eine Reihe von Krankheiten

Ihre besonderen Eigenschaften machen Eisfische für die biomedizinische Forschung interessant. „Sie haben unter natürlichen Bedingungen Phänotypen entwickelt, die menschlichen Krankheiten entsprechen“, sagt Manfred Schartl. Das Fehlen der Erythrozyten komme beispielsweise einer totalen Anämie gleich. Außerdem haben die Tiere im Laufe ihrer Evolution die Knochenverkalkung aufgegeben, um so ihre Dichte zu verringern. Das war notwendig geworden, um sich vom Meeresboden lösen und wieder im freien Wasser schwimmen zu können. Dafür mussten sie vor allem ihr Körpergewicht reduzieren. Ihre Knochen beziehungsweise Gräten sind deshalb heute in einem Zustand, wie er bei Osteoporose-Patienten zu finden ist.

Originalpublikation: Bo-Mi Kim, Angel Amores, Seunghyun Kang, Do-Hwan Ahn, Jin-Hyoung Kim, Il-Chan Kim, Jun Hyuck Lee, Sung Gu Lee, Hyoungseok Lee, Jungeun Lee, Han-Woo Kim, Thomas Desvignes, Peter Batzel, Jason Sydes, Tom Titus, Catherine Wilson, Julian M. Catchen, Wesley C. Warren, Manfred Schartl, H. William Detrich III, John H. Postlethwait and Hyun Park:Antarctic blackfin icefish genome reveals adaptations to extreme environments. Nature Ecology & Evolution, https://doi.org/10.1038/s41559-019-0812-7

* G. Bartsch: Julius-Maximilians- Universität Würzburg, 97070 Würzburg

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