Onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania hebben ontdekt hoe de adelborst uit de Stille Oceaan tot een uur lang continu kan neuriën om potentiële partners aan te trekken. De studie, die op de omslag van het januari-nummer van 2018 staat Tijdschrift voor algemene fysiologie , legt uit hoe de spiervezels die de zwemblaas van de vis omringen, de hoge contractiesnelheden - tot 100 keer per seconde - kunnen aanhouden die nodig zijn om de kenmerkende roep van het dier te produceren.

Het kan moeilijk zijn om een ​​partner te vinden in het donkere en troebele water van de oceaan, dus de mannetjes van verschillende vissoorten hebben het vermogen ontwikkeld om luide oproepen uit te zenden die potentiële vrouwelijke partners naar hun nest kunnen lokken. Deze paringsoproepen worden gegenereerd door supersnelle spiervezels die de zwemblaas van de vissen omringen en ondergaan snelle cycli van samentrekking en ontspanning om deze met gas gevulde organen te laten trillen.

Mannelijke Atlantische padden, bijvoorbeeld, samentrekken en ontspannen hun zwemblaasspieren tot 100-200 keer per seconde om korte, repetitieve "bootfluit"-oproepen afgewisseld met relatief lange perioden van stilte. Type I mannetjes van de Pacifische adelborstvis ( Porichthys notatus ) zijn nog opmerkelijker, het produceren van een continu paringsgezoem gedurende een uur (je kunt een kort fragment horen in de onderstaande video). Met een snelheid van 100 samentrekkingen en ontspanningen per seconde, de zwemblaasspier van de adelborst kan daarom maar liefst 360 samentrekken, 000 keer in de loop van een uur lang bellen. "De zwemblaasspier van de adelborst genereert meer contracties per uur dan enige andere bekende gewervelde spier, legt Lawrence C. Rome uit, Hoogleraar biologie aan de Universiteit van Pennsylvania.

Spiercontracties worden veroorzaakt door calciumionen die vrijkomen uit intracellulaire opslagplaatsen in het cytoplasma van spiervezels als reactie op zenuwimpulsen. Typisch, deze calciumionen worden vervolgens terug naar de opslag gepompt, de spier te laten ontspannen voordat deze verdere zenuwimpulsen ontvangt, maar de spieren van de zwemblaas van vissen trekken te snel samen om deze pompfase te voltooien voordat de volgende samentrekking begint.

De Atlantische paddenstoel lost dit probleem op, gedeeltelijk, door grote hoeveelheden van een eiwit genaamd parvalbumine te produceren dat overtollig calcium uit het spiercytoplasma kan opzuigen. Deze calciumionen kunnen dan langzaam terug in de opslag worden gepompt tijdens de stille perioden die de roep van de paddenstoel accentueren.

De adelborst uit de Stille Oceaan produceert niet zoveel parvalbumine, echter, en, zelfs als het zou gebeuren, de continue roep van de vis zou al snel het calciumbindende vermogen van het eiwit overweldigen. "De vraag blijft dan:hoe gaat de adelborst om met zijn calcium tijdens zijn voortdurende oproepen?" vraagt ​​Rome.

Rome en collega's maten daarom de hoeveelheid calcium die vrijkomt en wordt gepompt door de zwemblaasspieren van de adelborst terwijl ze herhaaldelijk samentrekken en ontspannen. De onderzoekers vonden dat, zoals bij de Atlantische paddenstoel, adelborstspieren trekken slechts eenmaal per zenuwimpuls samen. Dit staat in contrast met het meest extreme geval van repetitieve spieractie in de natuur, de hoogfrequente vluchtspieren van bijen en andere insecten, die meerdere keren samentrekken als reactie op een enkele impuls.

Cruciaal, echter, De spieren van de adelborst geven ongeveer acht keer minder calcium af dan de spieren van padden als reactie op enkele zenuwimpulsen. Dus, om een ​​paringsoproep van een uur vol te houden, de adelborstspier laat los, en vervolgens pompen, slechts twee keer zoveel calcium als de paddenstoel gebruikt om in dezelfde periode met tussenpozen te bellen.

"De kleine hoeveelheid calcium die per stimulus vrijkomt, is het belangrijkste element dat de calciumpompen in de zwemblaasspier van de adelborst in staat stelt om gedurende lange perioden van hoogfrequente stimulatie bij te blijven, Rome legt uit. Bovendien, omdat het pompen van calcium energie vereist, de lage niveaus van calciumafgifte verlagen ook de metabolische eisen van het maken van een continue, een uur durende paringsoproep.

Rome en collega's vonden ook dat, gemiddeld, de eiwitten die calcium uit het cytoplasma en in opslag pompen, werken sneller in de spieren van adelborsten dan hun equivalenten in paddenstoelen. "De combinatie van snel pompen van calcium en kleine calciumafgifte stelt de adelborst in staat om de juiste balans van calciumionen te behouden tijdens zijn langdurige paringsroep, "zegt Rome. Echter, hij voegt toe, het valt nog te bezien hoe zulke lage calciumniveaus ervoor zorgen dat de zwemblaasspier met voldoende kracht samentrekt om het kenmerkende gezoem van de adelborst te genereren.