Jääkala on läpikuultava. Kuva: Wikimedia Commons
Jääkala on läpikuultava. Kuva: Wikimedia Commons

Erikoisen jääkalan geeniperimän tutkimus paljasti, miten nämä kirkasveriset kalat pystyvät elämään hyisissä vesissä.

Maailmassa on noin 30 000 kalalajia, ja Etelämeren kylmissä vesissä elävät jääkalat (Channichthyidae) ovat niistä varmasti oudoimmasta päästä.

Ahvenkaloihin kuuluvilla jääkaloilla ei ole suomuja ja niiden luut ovat niin ohuet, että kalan aivot voi nähdä kallon läpi.

Erikoisinta on niiden veri: se on täysin kirkasta ja sisältää pakkasnesteen lailla toimivia proteiineja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Jääkala joutuu selviämään alle nolla-asteisessa vedessä, joten sen elimistö on kehittynyt tuottamaan glykoproteiineja, jotka estävät vaarallisten jääkiteiden muodostumista.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Suolainen merivesi jäätyy vasta noin 2 pakkasasteessa, joten kylmimpien vesien eläimet uiskentelevat pakastimessa.

Jääkalat ovat ainoita selkärankaisia, joiden veressä ei ole lainkaan hemoglobiinia, siksi veri on kirkasta. Hemoglobiiniproteiini kuljettaa happea ja sen sisältämä rauta saa veren punertamaan. Ilman hemoglobiinia hapen kuljetus on kuitenkin tehotonta ja jääkalan veri pystyy sitomaan vain kymmenesosan siitä hapesta, mitä muut kalat.

Vastineeksi jääkalan sydän on kehittynyt isommaksi ja sen suonissa virtaa moninkertaisesti enemmän verta kuin muilla kaloilla.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt penkonut jääkalan geeniperimää ja verrannut sitä sukulaiskaloihin selvittääkseen, miten nämä erikoiset ominaisuudet ovat oikein kehittyneet. Tutkimuksen julkaisi Nature Ecology & Evolution.

Kohteena oli jääkaloista ehkä tunnetuin laji, noin 70-senttiseksi kasvava ja pieniä kaloja sekä krilliäyriäisiä syövä Chaenocephalus aceratus. Suomeksi se on ihan vain jääkala.

Dna-näytteiden lisäksi tutkijat ottivat rna:ta kalan jokaisesta elimestä ja erilaisista kudoksista nähdäkseen, mitkä geenit niissä tikittävät.

Kalan perimästä erottuu niin sanottuja geeniperheitä, joista osa on kutistunut ja osa kasvanut evoluution saatossa.

Kuten arvata saattaa, veren sulana pitävien jäänestoproteiinien valmistamiseen liittyvät geenit ovat vallanneet tilaa kalan perimässä.

Osa kalan geeneistä on myös erikoistunut tuottamaan suojaavaa proteiinikuorta alkioiden ympärille, jotta kehittyvät solut eivät jäätyisi.

On eri näkemyksiä siitä, missä vaiheessa jääkalat kehittyivät, mutta uuden geenikartoituksen perusteella jääkalat ovat 30 miljoonaa vuotta vanhoja.

Niiden hyisen elämänrytmin sysäyksenä on näin ollen toiminut valtava ilmastonmuutos, joka tapahtui noina aikoina.

Mantereet eivät tuolloin olleet vielä aivan nykyisillä paikoillaan, vaan Etelämanner oli yhä kiinni Etelä-Amerikassa ja Australiassa.

Mannerlaattojen hidas liike irrotti lopulta viimeiset siteet ja planeettamme etelänavalle jäi yksinäinen, valtava manner. Etelämantereen erkaantuminen avasi valtamerten väliset yhteydet ja synnytti Antarktista kiertävän, kylmän länsituulten virran. Se on maailman voimakkain merivirta. Ilmaston viileneminen peitti lopulta Etelämantereen kilometrien paksuiseen mannerjäähän.

Jääkalat polveutuvat todennäköisesti meren pohjan tienoilla eläneistä, kylmiin pohjavesiin jo tottuneista ja hidasliikkeisistä kaloista.

Jääkalojen esivanhemmat alkoivat kehittyä suuntaan, joka mahdollisti niiden selviytymisen tässä uudessa, hyisessä maailmassa. Suuri osa muista alueen kaloista kuoli sukupuuttoon, kun meri viileni.

Kylmässä vedessä on runsaasti happea ja punainen veri sitoisi happea ilman muuta paremmin, mutta se muuttuu kylmässä sydämelle raskaammaksi pumpata ja on altis jäätymiselle. Kirkas veri taas ei jäädy, mutta sen hapenkuljetuskyky on onneton.

Niinpä kala kehitti periaatteessa hoitokeinon anemiaan, kuten tutkimuksessa mukana ollut kehitysbiologi John Postlethwait Oregonin yliopistosta kuvaa The New York Timesissa.

Kala menetti hemoglobiinin verestään ja jääkalan kidukset kasvoivat kokoa. Hiljalleen kala menetti myös suomunsa, jolloin se pystyi imemään vedestä happea myös nahkansa läpi. Kalan verisuonisto kehittyi ja laajeni ja sydän kasvoi lopulta nelinkertaiseksi punaverisiin sukulaislajeihin verrattuna.

Sen elimistöön kehittyi vedessä kelluvia rasvoja ja luut ohenivat, mikä paransi kalan kelluvuutta ja auttoi sitä nousemaan kylmästä pohjasta ylempiin kerroksiin, jossa ravinnoksi liikeni krilliäyriäisiä.

Tietyssä mielessä kala on kehittynyt taaksepäin. Se on menettänyt monia niistä ominaisuuksista, jotka sen edeltäjissä ja muissa kaloissa ovat ilman muuta hyödyllisiä. Evoluutioteorian kehittäjä Charles Darwin kutsui tällaisia eläimiä muinaisen elämän raunioiksi. Jääkala on Postlethwaitin mukaan on mainio esimerkki siitä, mitä Darwin tarkoitti.

Darwin itse ei jääkalasta tiennyt mitään. Ihminen kohtasi jääkalan ensimmäistä kertaa vasta vuonna 1927, kun norjalainen tutkimusryhmä sai sellaisen sattumalta verkkoonsa Etelämerellä.

Jääkalan perimän ja ominaisuuksien tutkimus voi ehkä auttaa myös ymmärtämään paremmin, miksi ihmisten luut haurastuvat iän myötä ja miksi esimerkiksi verisolujen tuotanto heikkenee.

Jääkalastahan on periaatteessa kehittynyt osteoporoottinen aneemikko verevämpiin sukulaiskaloihin verrattuna, mutta juuri nämä ominaisuudet ovat olleet elinehto sen selviytymiselle kylmässä meressä.

Sisältö jatkuu mainoksen alla