Antarktische Fische haben sich über Jahrtausende angepasst, um in den eisigen Temperaturen des Südlichen Ozeans zu überleben. Dabei haben sie jedoch ihre Fähigkeit verloren, mit Raten zu wachsen, die bei ihren Verwanden in wärmerem Wasser zu beobachten sind, selbst wenn sie jetzt bei derselben Wassertemperatur gehalten werden.
Die Studie, die von Wissenschaftlern der University of Plymouth und der British Antarctic Survey durchgeführt wurde, verglich zwei Arten – den antarktischen stacheligen Raubfisch (Harpagifer antarcticus) und den Schan (Lipophyrs pholis), auch bekannt als gemeiner Schleimfisch oder Schleimlerche.
Die Forscher entdeckten, dass die antarktischen Fische rund 20 % weniger Nahrung zu sich nahmen als der Schleimfisch der gemäßigten Gewässer und wuchsen etwa halb so schnell, selbst wenn die beiden ökologisch ähnlichen Arten bei gleicher Wassertemperatur gehalten wurden.
Diese neuen Erkenntnisse zeigen, dass Fische, die in antarktischen Wassertemperaturen leben, die Menge der zellulären Maschinerie, die sie zur Herstellung von Proteinen nutzen, stark erhöht haben, aber immer noch nicht in der gleichen Geschwindigkeit Proteine herstellen können wie Arten in wärmeren Gewässern. Doch die Geschwindigkeiten für den Abbau von Proteinen ist bei polaren und in gemäßigten Breiten lebenden Fischen sehr ähnlich.
Dies wiederum bedeutet, dass bei antarktischen Fischen die Fähigkeit, neue Proteine in körperliches Wachstum umzusetzen, stark reduziert wurde.
Infolgedessen, schreibt das Forschungsteam, scheint es wahrscheinlich, dass ein evolutionärer Kompromiss für das Überleben bei polaren Wassertemperaturen, eine stark reduzierte Fähigkeit war, so effizient oder schnell zu wachsen wie Fische in wärmeren Gewässern.
Dies hat wiederum wichtige Auswirkungen im Zusammenspiel mit Raubtieren und darauf, wie viele Jahre es dauern könnte, bis sie die Geschlechtsreife erreichen.
Die Studie, die in der Fachzeitschrift Royal Society Open Science veröffentlicht wurde, ist die erste ihrer Art, die untersucht, wie antarktische Fische im Vergleich zu Fischen aus gemäßigten Gewässern Proteine für das Wachstum produzieren und speichern.
Es bietet auch eine der größten vergleichenden Studien zum Proteinstoffwechsel, Wachstum und Nahrungsverbrauch bei Fischen über einen weiten Bereich biologisch relevanter Temperaturen der Lebensräume.
Dr. Keiron Fraser, Dozent für Meeresschutz an der University of Plymouth und Hauptautor der Studie, sagte: „Antarktische Fische sind stark thermisch eingeschränkt und können nicht langfristig bei Temperaturen überleben, die weit über denen liegen, in denen sie derzeit leben. Im Gegensatz dazu sind viele gemäßigt Arten toleranter gegenüber einem breiten Temperaturbereich, da sie oft ausgedehnte Breitengrade bewohnen. Unsere Daten zeigen, dass die Wachstumsraten und der Proteinstoffwechsel bei einer antarktischen Art signifikant niedriger sind als bei einer gemäßigten Art, selbst wenn sie bei derselben Wassertemperatur gehalten werden Da die Ozeantemperaturen mit der globalen Erwärmung steigen, ist dies eine rechtzeitige Erinnerung an die Unterschiede zwischen den Arten, die sich entwickelt haben, um bei sehr unterschiedlichen Temperaturen zu leben. Wenn antarktische Fische zunehmend höheren Temperaturen ausgesetzt sind, wird es Auswirkungen auf ihr Überleben haben, sowie Auswirkungen auf viele kritische physiologische Prozesse, einschließlich des Wachstums.“
Professor Lloyd Peck, der leitende Physiologe bei der British Antarctic Survey, fügt an: „Auf dem Meeresboden in der Antarktis herrscht eine unerwartet hohe Artenvielfalt. Schätzungen zufolge leben dort rund 20’000 Arten. Bisher haben alle untersuchten Arten große Probleme, Proteine herzustellen, und es scheint, dass dies eine allgegenwärtige Einschränkung des Lebens bei niedrigen Temperaturen darstellt. Es gibt viele andere einzigartige Anpassungen in antarktischen Meeresarten, beispielsweise 16 Fischarten, die die einzigen Wirbeltiere sind, die keine roten Blutkörperchen oder Hämoglobin haben, um Sauerstoff in ihren Körper zu transportieren; oder riesige Seespinnen, die tausendmal schwerer sind als die größte Art in gemäßigten Zonen. Neben den Problemen bei der Herstellung von Proteinen könnten viele dieser anderen Anpassungen das Leben in einer Umgebung mit konstant niedrigen Temperaturen erleichtern, aber sie scheinen auch die Fähigkeit zu verringern, in sich ändernden Umgebungen überleben zu können.“
Pressemitteilungen British Antarctic Survey / University of Plymouth
Link zur Studie: Fraser et al (2022) Life in the freezer: protein metabolism in Antarctic fish R. Soc. open sci.9 (211272) http://doi.org/10.1098/rsos.211272
