Hoe overleven vissen wanneer hun vijvers en meren dichtvriezen en het zuurstofgehalte in het water daalt? In het geval van kroeskarpers is het antwoord verrassend: door alcohol aan te maken.
Kroeskarpers hebben een alternatieve methode ontwikkeld om suikers te verbranden zonder daarbij zuurstof te verbruiken. Wanneer zij anaërobisch suikers verbranden, is het eindproduct niet melkzuur, maar alcohol, dat gemakkelijk uit het lichaam kan worden verwijderd. Om de suikers om te kunnen zetten in alcohol, hebben de karpers speciale enzymen ontwikkeld. Die enzymen werken op dezelfde manier als brouwersgist.
Kroeskarpers leven in vijvers en meren in Noord-Europa en Azië. De aanpassing komt ze van pas wanneer hun vijvers ’s winters dichtvriezen en ze maandenlang zonder zuurstof komen te zitten. Dankzij de aanmaak van alcohol kunnen de karpers overleven waar andere vissen dat niet kunnen. Zo kunnen ze roofdieren en concurrenten vermijden.
‘Invasieve exoten bestrijden doet meer kwaad dan goed’
Het is doorgaans geen goed idee om invasieve exoten te bestrijden, stelt Menno Schilthuizen. Daarmee vertraag je het natuurlijke proces.
Alcoholpromillage
‘Deze methode van anaërobe verbranding levert geen giftige bijproducten op’, zegt onderzoeksleider Cathrine Fagernes van de universiteit van Oslo. ‘Andere vissoorten leggen het loodje lang voordat de kroeskarpers ook maar iets merken van de daling in zuurstofconcentraties.’
‘Een zeer zeldzame aanpassing’, zegt evolutiebioloog en medeauteur Michael Berenbrink van de universiteit van Liverpool. ‘Dit toont aan dat we nog niet zijn uitgeleerd over de mechanismen achter het overleven van zuurstoftekort’, voegt moleculair ecoloog William Martin van de universiteit van Düsseldorf toe.
De aanpassing betekent wel dat de kroeskarpers het merendeel van de winter doorbrengen met een alcoholgehalte van ongeveer 55 milligram per 100 milliliter. Dat gehalte overschrijdt, zoals Berenbrink opmerkt, de alcoholrijlimiet van veel Noord-Europese landen. Dat verklaart mogelijk waarom de karpers wat traag zijn, zegt Fagernes.
Genoomduplicatie
De studie suggereert dat de aanpassing 8 miljoen jaar geleden evolueerde in een voorouderlijke soort van de kroeskarpers. De extra set van enzymen ontstond door middel van het proces genoomduplicatie, waarbij een organisme van dezelfde genen twee of zelfs meer kopieën overhoudt. Die genkopieën kunnen vervolgens nieuwe functies aannemen. De oorspronkelijke functie van de enzymen was om suikers te vervoeren naar mitochondriën, de energiecentrales in cellen.
De meeste dieren, waaronder wijzelf, kunnen hooguit enkele minuten zonder zuurstof. We zijn weliswaar in staat om zonder zuurstof suikers te verbranden, maar dat proces gaat gepaard met de productie en ophoping van het giftige melkzuur.
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder: