Tekst: Oda Ydse Stødle
Den kalde, norske vinteren fører til at innsjøene blir kledd med is. Da får ikke planter og alger som lever i vannet tilgang til solstråler. Dette gjør at de ikke kan gjennomføre fotosyntese – den største oksygenkilden til de som lever i vannet. Isen legger seg som et lokk over vannoverflaten og vil dermed blokkere overføringen av oksygen fra luften til vannet. Organismene som er avhengige av oksygen, tømmer sakte men sikkert vannet for denne gassen. Så er det tomt.
Fotosyntesen lagt på is
Vi som lever over vann, trenger ikke å bekymre oss for oksygenmangel om vinteren. Vi kan puste og pese mens vi går på ski. Men tar vi ordentlig hardt i, kan musklene våre få lite oksygen. Da produseres det melkesyre. Det er denne som gjør at musklene kjennes stive. Heldigvis går det over når vi roer oss ned; ved å bruke oksygenet vi puster inn klarer kroppen å bryte ned og kvitte seg med melkesyren. Under isen, derimot, er det nå tomt for oksygen.
Vinteren gjennom har karussen en alkoholpromille som tilsvarer rusen et menneske får etter å ha drukket to øl. Og ja, fisken blir full den også. Men fisken fester ikke, dette er en overlevelsesmekanisme.
Det er mange fisker som dør når det blir tomt for oksygen i de iskledde vannene. Én fisk svømmer likevel året rundt: Carassius carassius, også kalt karussen, en underart av karpefisken. Den trenger oksygen, akkurat som oss, men den har utviklet mekanismer for å overleve lenge uten. Vi vet at hjernen vår kan få alvorlige skader etter minutter uten oksygen. Karussen kan overleve hele vinteren uten oksygen og uten varig hjerneskade. Hvordan?
Bensin for musklene
Oksygen trengs for å kunne lage de energibærende molekylene ATP. Disse molekylene overfører energi fra maten vi spiser, til drivstoff for prosesser som foregår inne i cellene våre. For eksempel, når du er på skitur bruker du armmuskulaturen din til å presse skistavene ned for å dytte deg selv fremover. Da bruker muskelcellene dine ATP som bensin i prosessen. Når cellene ikke får nok oksygen, kan de bruke et nødløsningssystem for å lage ATP. Ulempen med dette er at det dannes et avfallsprodukt: melkesyre. Som du sikkert har kjent etter en hard treningsøkt, fungerer ikke dette systemet i lengden. Musklene blir stivere og stivere, og til slutt må du kaste inn håndkleet. Lene deg på stavene. Musklene hviler mens pusten går. Oksygenet som lungene dine puster inn, fraktes da via blodet til muskelcellene slik at de kan bruke oksygen til å lage nye ATP-molekyler. Det samme skjer i karussen, men fisken under isen kan ikke puste og pese i oksygenrike omgivelser gjennom vinteren slik vi over isen kan. Karussen må fortsette å svømme i det oksygenfattige vannet helt til vårsolen smelter vekk isen. Hvis melkesyren hadde hopet seg opp gjennom en hel vinter, kunne ikke fisken overlevd. Men musklene må ha ATP for at karussen skal kunne svømme. Så hvorfor hoper ikke melkesyren seg opp hos denne fisken som har nødløsningssystemet som eneste alternativ for å lage ATP?
Effektive enzymer
Løsningen ligger i noen helt spesielle enzymer. Enzymer er proteiner som hjelper cellene i kroppen med å sette i gang de kjemiske reaksjonene som trengs. Enzymene kan både bringe sammen elementene som trengs til en kjemisk reaksjon, og bidra til å få fortgang i reaksjonene. Alt som lever trenger enzymer. Vi har mange av de samme enzymene, men karussen har noen enzymer som vi mennesker ikke har. Oppskriften på disse ligger i genene.
Hos en av forfedrene til karussen ble noen gener som skulle overføres til en kjønnscelle, kopiert dobbelt opp. Altså fikk barnet til denne forfaren dobbelt opp av flere gener. De ekstra genene utgjorde ingen skade i fisken: Det er jo kopier av gener som fisken allerede bruker. Disse genene har siden blitt nedarvet til barnebarn, oldebarn og så videre. Senere har det skjedd mutasjoner, små endringer som har forandret genene litt. Da ble de ekstra kopiene litt annerledes fra de originale. Det er slik karussen fikk oppskriften til de spesielle enzymene sine. Disse enzymene hjelper cellene med å utføre kjemiske reaksjoner hvor melkesyre gjøres om til etanol. En egenskap ved etanol er at det er et vannløselig stoff, som betyr at det kan skilles ut via gjellene til fisken. Slik får karussen all melkesyren ut av kroppen. En annen egenskap ved etanol er at det gir promille. Kanskje har du kjent det selv? Etanol er nemlig det stoffet vi i dagligtalen kaller alkohol.
Full fisk
Vinteren gjennom har karussen en alkoholpromille som tilsvarer rusen et menneske får etter å ha drukket to øl. Og ja, fisken blir full den også. Men fisken fester ikke, dette er en overlevelsesmekanisme. Råvaren til ATP-produksjonen er energi fra mat, så de fulle fiskene kan ikke danse seg gjennom vinteren. De må bruke minst mulig energi. Karussen gjør som de tre bukkene bruse: spiser seg fet i løpet av sommeren. Dette energilageret må vare helt til isen smelter.
Tid for noen hvite måneder
Når vårsola kommer frem, vil varmen smelte isen som har dekket vannet. Oksygen fra luften vil da blande seg inn i vannet. Fotosyntetiserende organismer kan igjen gjøre sin viktige jobb. Endelig får karussen oksygen igjen! Etter flere måneder i beruset tilstand, kan fisken ta noen hvite måneder – før isen igjen legger et lokk på vannet.
