Życie w wodzie zarówno słodkiej jak i słonej jest niesamowitym wyzwaniem przystosowawczym. Ryby muszą sobie radzić z parciem osmotycznym a dodatkowo ryby morskie również z zasoleniem. Przeciętne zasolenie mórz i oceanów wynosi około 35‰ czyli 1 kilogram wody oceanicznej zawiera mniej więcej 35 gramów soli. Ryby żyjące w takim hipertonicznym środowisku są narażone na stałą utratę wody z organizmu.
Jak ryby dostosowują się do życia w hipertonicznym środowisku?
Jak zatem wygląda życie w słonej wodzie? Większość ryb morskich, ryby kostnoszkieletowe piją słoną wodę przez cały czas aby zachować mniejszą koncentrację soli wewnątrz. Nadmiar soli mineralnych wydalany jest wraz z moczem i przez nabłonek skrzeli. Nadmiar jonów, zamiast pozostać w płynach wewnętrznych jest wychwytywany jest przez komórki solne położone w skrzelach. Jest on gromadzony w postaci słonego śluzu i usuwany na zewnątrz na zasadzie transportu aktywnego. Natomiast ryby spodouste nie piją wody, natomiast utrzymują wysokie stężenie mocznika we krwi. Woda wnika do ich organizmu przez nabłonek skrzeli.
Gdyby zatem przełożyć rybę morską do wody słodkiej to prędzej, czy później ta się utopi! Mechanizm osmotyczny ryby, zacznie napełniać komórki coraz większą ilością wody, a to spowoduje rozerwanie tkanek i śmierć! W sytuacji odwrotnej, gdy ryba słodkowodna znajdzie się w słonej wodzie również nie będzie w stanie przeżyć. Przyczyną śmierci będzie jednak nie utopienie a wysuszenie. A wszystko za sprawą mechanizmu osmotycznego, który tym razem spowoduje utratę wody przez komórki.
Czy zwierzęta mogą przystosować się do zmiennego zasolenia?
Znamy jednak przypadki zwierząt, które potrafią dostosować się do zmiennego otoczenia. Ryby, które w ciągu życia żyją w środowisku zarówno morskim jak i słonym (węgorz, łosoś) potrafią przystosować się do tych warunków. Węgorz zaczyna pić słoną wodę, łosoś przestaje pić wodę słodką.
Istnieje jednak mała, kilkunastocentymetrowa przydenka, która
równie dobrze radzi sobie ze słodką wodą, jak i zawierającą 110 gramów soli w litrze, czyli zasoloną trzykrotnie bardziej niż woda morska. Ławice przydenki zamieszkują płytkie wody u wschodnich wybrzeży Ameryki Północnej. Gdy woda zawiera mało tlenu, przydenka modyfikuje swoje czerwone krwinki, aby wiązały więcej tlenu. Zimą zakopuje się w mule i tam czeka na wiosnę. Może żyć w wodzie tak zanieczyszczonej dioksynami, bifenylami czy kreozotem, że zabija inne organizmy.
Naukowcy z Louisiana State University poddali przydenki intensywnym badaniom. Najpierw przez trzy miesiące przetrzymywali je w wodzie morskiej a następnie przenieśli do wody słodkiej i przeprowadzili badania genetyczne i molekularne. Przez pierwsze 24 godziny ryby doznawały szoku osmotycznego - słodka wodą starała się napłynąć do ich organizmu i "rozcieńczyć " krew. Napływ wody do komórek mógł je rozerwać, co byłoby niebezpieczne zwłaszcza w przypadku skrzeli. Jednak po 72 godzinach przydenki czuły się świetnie, a badania nie ujawniły nieprawidłowości.
Okazało się, ze ryby radzą sobie dzięki osmolitom - substancjom wydzielanym prze komórki skrzeli. Wraz z osmolitami przydenka mogła pozbyć się nadmiaru wody. Dodatkowe działanie miały akwaporyny- białka, które łączyły się z błonami komórkowymi i wyrzucały wodę na zewnątrz. Aktywność genu dla akwaporyny -3 zwiększyła się 16-krotnie w ciągu 6 godzin. W sumie w ciągu 72 godzin włączyło się lub wyłączyło 498 genów. Dalsze badania ujawniły, że by radzić sobie z zatrutą wodą przydenki uruchamiały inne geny - w sumie około 20 procent wszystkich.
Jak radzą sobie z zasoleniem pozostałe zwierzęta morskie?
Wody mórz i oceanów całego świata zamieszkują najrozmaitsze gatunki zwierząt. One też narażone są na zasolenie, a co za tym idzie zwiększone ciśnienie osmotyczne. Foki i morsy wydzielają nadmiar soli z moczem, a żółwie płaczą. Z kolei żyjące nawet setki kilometrów od brzegu ptaki morskie korzystają ze specjalnego gruczołu solnego. Nadmiar soli usuwany jest w postaci wydzieliny spływającej z czubka dziobu. Niestety, natura nie wyposażyła człowieka w mechanizm mogący pozbyć się tak dużych ilości soli.
Prowadzimy zajęcia naukowe dla dzieci
Realizujemy autorski program edukacyjny, przeprowadzając bezpieczne eksperymenty dla dzieci i angażując do poznania świata. Zapraszamy do współpracy!