Reddes av alkohol: Lever månedsvis uten oksygen

I pytter, dammer og småvann over hele Østlandet svømmer en liten ukjent fisk med en bemerkelsesverdig evne. I iskaldt vann kan den leve uten oksygen i seks måneder.

INTERESSANT FISK: Göran Nilsson har noen hundre eksemplarer av fisken karussen svømmende rundt i Biologibygningens kjeller. Foto. Ola Sæther

Fisken finnes i store mengder og kalles karuss. Hadde det vært et menneske vi skriver om, kunne han eller hun ikke kjørt bil: Uten oksygen har karussen en promille på rundt 0,5.

- Alkoholen forklarer til dels hvorfor fisken kan leve uten oksygen, sier professor Göran Nilsson ved Institutt for molekylær biovitenskap. Han har studert karussens og andre virveldyrs tilpasning til oksygenmangel i 15 år, og er en av verdens fremste forskere på området. Karussen kan leve opp til tusen ganger lenger enn oss uten oksygen. Er det ned mot null grader i vannet, kan den leve oksygenfritt opp til seks måneder. I varmt sommervann klarer den seg et par dager uten oksygen. Alle livsprosesser går langsommere når det er kaldt, til og med dødsprosessen, sier Nilsson, som forteller at legene setter ned temperaturen under hjerteoperasjoner for å kunne arbeide lengre og redusere risikoen for dødsfall.

Reduserer skader

Ifølge Nilsson forteller karussen oss hvordan evolusjonen har løst problemet med å leve uten oksygen. I fremtiden kan dette muligens tilpasses mennesker, mener han. Karussforskningen kan bidra til å finne metoder for å hjelpe mennesker som etter hjertesvikt eller hjerneslag utsettes for oksygenmangel som forårsaker varige skader eller død.

- Medisinsk vitenskap har til nå hatt svært liten fremgang i å løse dette problemet, sier Nilsson.

Karussens overlevelsesmekanismer likner på anestesimetoder, hvor legene ved å redusere energiforbruket i hjernen, gjør at den kan klare seg lengre uten oksygen. - Det er en klinisk prosedyre. Vår forskning viser at naturen anvender tilsvarende metoder for å unnvike anoksiskader, og dermed øke sannsynligheten for å overleve, sier Nilsson, som har studert karuss i mindre dammer og tjern i Oslo. Normalt er karussen fra 10 til 15 centimeter stor, men kan bli opp til 50 år med tre kilo på kroppen. Karuss er naturlig utbredt til nesten hvert eneste småvann i Sør-Norge. Utsatt finnes den opp til Tromsø. Mort, gullfisk og zebrafisk er blant dens mer kjente søsken i karpefiskfamilien. Til daglig har Nilsson noen hundre eksemplarer gående i store kar og akvarier i kjelleren i Biologibygningen på Blindern. Her foregår også mye av forskningen - i kontrollerte omgivelser.

Overlever på alkohol

Nilsson kjenner til et annet virveldyr, den amerikanske landskilpadden, som også kan leve uten oksygen. Forskjellen er at landskilpadden går i dvale, mens karussen opprettholder normal kroppsaktivitet selv uten oksygen. Hemmeligheten ligger altså i alkoholen. Utsettes et menneske for oksygenmangel, som idrettsutøvere etter overanstrengelse, forbrennes sukkermolekylene til melkesyre (laktat). Kroppen kan ikke skille ut dette stoffet. Ved kontinuerlig oksygenmangel blir den store forekomsten av melkesyre, kombinert med energimangel, en dødelig gift. Eneste redning er fornyet oksygenopptak.

Karussen utvikler også melkesyre. Men i motsetning til hos mennesker omgjøres syra til alkohol (etanol). Fisken kvitter seg med alkoholen ved diffusjon gjennom gjellene og ut i vannet. - I oksygenfritt vann er karussen rusa, men aldri over 0,5 promille. Vi tror den har full blodtilstrømming for å kunne kvitte seg med etanolen. Dermed blir den verken alkoholforgiftet eller drita full, sier Nilsson. Nylig oppdaget forskerne at karussen opprettholder full hjerteaktivitet selv etter fem døgn uten oksygen. Fisken trenger åpenbart blodtilførsel uten oksygen - antakelig nettopp for å kunne kvitte seg med etanolen. Dette vitenskapelige funnet skal nå publiseres i tidsskriftet Science.

Hjemmebrenning

Alkohol er eneste stoff som kan forbrenne uten oksygen. For å produsere alkohol uten å spise må karussen ha en brenseltank. Den ligger som et sukker-, glukoseeller kullhydratlager i leveren.

- Karussen prøver imidlertid å utsette denne overgangen så lenge som mulig. For tar sukkeret slutt, dør selv en karuss, forteller Nilsson. Ut på høsten, når næringsinntaket begynner å avta, utgjør glykogen opp til 30 prosent av leveren. Leveren utgjør igjen rundt 15 prosent av kroppsvekten - den største blant alle virveldyr.

Det er livsnødvendig for karussen å ha så mye glykogen i leveren som overhodet mulig når det oksygenfattige (hypoksiske) og etter hvert oksygentomme (anoksiske) livet starter. Det skjer utover høsten etter hvert som plantene dør, lyset svinner og isen legger seg over pytter og tjern. Utover høsten trer den tredje eiendommeligheten ved denne fisken i funksjon. Nylig oppdaget Nilsson og doktorgradsstipendiat Jørund Sollid at gjellene omdanner seg.

Normalt er store deler av overflaten til karussens gjellelameller skjult av et eget vev. Med sviktende oksygen begynner vevet å dø, mer av gjellenes overflate kommer til syne og muligheten for å ta opp oksygen øker. Fisken kan dermed fortsette sitt normale liv i mer oksygenfattig vann uten å tære på brensellageret. Vevet vokser til igjen når oksygeninnholdet øker.

Cellemassen mellom gjellenes lameller er blodløse og minner om kreftceller. Nilsson forteller at forskerne i Oslo skal innlede et samarbeid med et laboratorium ved Florida Atlantic University om de signaler som styrer liv og død i disse cellene.

Oppdaget nye arter

I fjor oppdaget ekteparet Göran Nilsson og Sara Östlund-Nilsson at en stor del av fiskene på korallrevene ved Great Barrier Reef i Australia også klarer seg med mindre oksygen (hypoksitoleranse). Oppdagelsen er omtalt i tidsskriftet Nature.

Koraller konsumerer oksygen. Om natta og i stillestående vann kan oksygeninnholdet bli lavt. Flere fiskearter klarer seg godt på revene, uten å ha karussens alkoholmekanisme.

  • I korallrev er det et stort biologisk mangfold. Jeg tror vi vil finne flere forskjellige tilpasninger til lavt oksygennivå på revene - blant annet fisk som kan puste i luft. Dette blir spennende, og i vinter drar vi til Great Barrier Reef igjen for å fortsette våre undersøkelser der, sier han.
Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Basale biofag, Cellebiologi, Molekylærbiologi Av Robert Sørensen
Publisert 1. feb. 2012 12:01
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere