Похоже на то, что золотые рыбки могут самостоятельно вырабатывать алкоголь, когда внешние условия позволяют делать это. Как бы странно это не звучало, но учёные выяснили, как они проворачивают этот библейский фокус — судя по всему, они являются обладателями этой способности вместе с пивными дрожжами.
Способность превращать воду, в которой они плавают, в алкоголь, является эволюционной адаптацией к условиям внешней среды, в которой обитают золотые рыбки, и их близкий родственник — карась. Этим рыбам приходится выживать в течение холодных североевропейских зим, когда пруды долго могут быть покрыты льдом. Корка льда препятствует газообмену между водой и воздухом, поэтому концентрации кислорода в зимней воде крайне низкие.
Чтобы выжить в бескислородной среде, карась удивительным образом «переключается» в режим анаэробного дыхания, и может находиться в таком состоянии несколько недель. Он зарывается в ил, а необходимая для жизненных процессов АТФ (аденозинтрифосфорная кислота является основным переносчиком энергии в клетке) вырабатывается путём распада глюкозы. Промежуточным продуктом таких химических реакций служит пировиноградная кислота, которая затем превращается в молочную кислоту. Накопление молочной кислоты в организме вредно, а в больших концентрациях и вовсе опасно, поэтому обычно анаэробное дыхание служит временной мерой. Сходные процессы происходят у дрожжей при спиртовом брожении, но дрожжи в итоге перерабатывают пировиноградную кислоту не в молочную кислоту, а в этиловый спирт.
Здесь начинается самое интересное. Чтобы уровень содержания молочной кислоты не превышал безопасных для здоровья рыбы значений, караси в процессе эволюции «научились» превращать молочную кислоту в этанол, который попадает в кровь, а потом выводится жабрами. Содержание спирта в крови в такие периоды может достигать 50 мг этанола на 100 мл крови, что равно 0,5‰ — по белорусским законам такая рыбка не может быть допущена к управлению транспортным средством.
Исследователям удалось определить, как золотая рыбка делает этот впечатляющий подвиг. Оказалось, что они способны производить фермент, известный как пируват-декарбоксилаза (пируваты — соли пировиноградной кислоты, они являются промежуточными продуктами в процессе расщепления глюкозы), аналогичный тому, который содержится в пивных дрожжах. Этот фермент, наряду с обнаруженным ферментом пируватдегидрогеназой, является первым в истории ферментом, обнаруженным в митохондрии клетки позвоночного животного.
В то время как у большинства позвоночных есть один набор белков, который используются для транспортировки углеводов, таких как глюкоза, и к их разрушению внутри митохондрий, у карася и золотых рыбок их два. Этот второй белок активируется в отсутствии кислорода и превращает молочную кислоту, полученную во время анаэробного дыхания, в этанол вне митохондрий.
Теперь пословица «как рыба в воде» обретает ещё один смысл.