En intraspesifikk studie av oksygenopptak, hypoksitoleranse, erytrocyttstørrelse og genomstørrelse hos karuss (Carassius carassius)

Abstract

Karpefisken karuss (Carassius carassius) har en unik evne til å tolerere svært lave oksygennivåer, og kan leve i helt anoksiske tilstander over flere måneder under isdekke. Dens unike egenskaper innebærer en svært høy hemoglobinaffinitet til O2, evnen til å remodellere gjellefilamenter og dermed øke respirasjonsoverflaten opptil 7.5 ganger, og etanolproduksjon som et biprodukt av anaerob metabolisme for å forhindre laktat-selvforgiftning. Det er gjort mye forskning på karussens mekanismer, men få analyser er gjort for å belyse intraspesifikke forskjeller mellom populasjoner med bakgrunn i forskjellige miljøbetingelser. I denne studien er to populasjoner av karuss sammenlignet, for å se om oksygenopptak, MO2 og hypoksitoleranse, målt ved PO2Crit, kan variere intraspesifikt. En populasjon kommer fra det høy-produktive og svært hypoksiutsatte Tjernsrudtjern, og den andre populasjonen kommer fra det mindre produktive og mer oksygenrike Svartkulp. MO2 og PO2Crit ble undersøkt ved intermitterende respirometri, samt ble erytrocyttstørrelse og genomstørrelse undersøkt ved flowcytometri, for å undersøke hvorvidt dette er egenskaper som kan påvirke MO2 og PO2Crit. Resultatene viste en signifikant forskjell i rutine metabolsk rate (RMR), standard metabolsk rate (SMR) og kritisk oksygennivå (PO2Crit). Det ble ikke påvist signifikante forskjeller i erytrocyttstørrelse eller genomstørrelse. Dette indikerer at karussen fra Tjernsrudtjern, som hadde lavere RMR, SMR og PO2Crit, som følge av sin høyere eksponering til lave oksygennivåer har en varende tilpasning til hypoksi, og en mer effektiv regulering av oksygenopptak enn karussen fra Svartkulp.

The crucian carp (Carassius carassius) have a unique ability in tolerating very low levels of oxygen and can live in complete anoxic environments over several months beneath ice covered lakes. These unique traits is a result of having a high level of hemoglobin affinity to oxygen, the ability to remodulate the filaments in its gills and thus increase its respiration surface up to 7.5 times and production of ethanol as a biproduct of anaerobic metabolism to prevent lactate poisoning. Several studies have examined the crucian carps methods for hypoxia and anoxia tolerance, but few have done experiments to illuminate potential intraspecific differences between populations originating from varying environmental conditions. In this study two populations of crucian carp were compared to examine whether MO2 and the hypoxia tolerance might vary between populations. One of the populations in this study was collected from the high-productive, hypoxia exposed lake Tjernsrudtjern. The other populations were collected from the less productive and but oxygen rich lake Svartkulp. MO2 and PO2Crit was examined using intermittent respirometry. Erythrocyte size and genome size was examined by flowcytometry to illuminate whether these factors might affect MO2 and PO2crit levels in this fish species. The results of the study showed a significant difference in the routine metabolic rate (RMR), the standard metabolic rate (SMR) and the critical oxygen levels (PO2Crit). There were no significant differences in erythrocyte or genome size. These results indicate that crucian carp which originated from Tjernsrudtjern with lower RMR, SMR and PO2crit levels due to its high exposure to low oxygen levels had a lasting adaption to hypoxia, and could regulate its oxygen uptake more effectively than its counterpart fish from Svartkulp.