En skanning af øjet på en antarktisk isfisk har vundet 3. pladsen i Danmarks Grundforskningsfonds fotokonkurrence 2020

Den antartiske isfisk er et særpræget dyr, som har mælkehvidt blod og det tættest kendte netværk af blodkar i øjets nethinde. Et skanningsfoto af dette netværk i fiskens øje har vundet 3. pladsen i fondens Fotokonkurrence 2020, og forskningen bag fotoet dykker både ned i øjets evolution gennem millioner af år på tværs af hvirveldyr og i isfiskens mærkværdige biologi.

Et kringlet netværk af aflange baner, der krydser hinanden, lyser op på en sort baggrund. Til venstre i toppen af billedet ses en rødlig rund plet, der vækker minder om Solen på en sommeraften. Sådan fremstår motivet på 3. pladsen i Danmarks Grundforskningsfonds Fotokonkurrence 2020, hvor forskere fra hele Danmark har haft mulighed for at indsende deres bedste forskningsfotos. Selvom billedet ligner et abstrakt kunstværk, er det, vi ser, i virkeligheden et eksempel på naturens forunderlige design.

”Billedet viser faktisk en scanning af øjet hos en antarktisk isfisk. Det her netværk af forgreninger er små blodkar, som er placeret på indersiden af nethinden i øjet på fisken, og den røde plet, lidt skråt oppe til venstre, det er linsen i øjet,” forklarer Henrik Lauridsen, som er adjunkt ved Institut for Klinisk Medicin på Aarhus Universitet og en af to ophavsmænd til fotoet sammen med Jesper Skovhus Thomsen, lektor ved Institut for biomedicin ved Aarhus Universitet.

Fotoet er blevet til, ved at forskerne har fyldt et såkaldt kontraststof ind i kredsløbet på en indfanget fisk. Herefter har de udtaget øjet, som så blev skannet med en mikro CT-scanner. Når øjet skannes, absorberes røntgenstrålerne af kontraststoffet i blodbanerne og giver derved et billede af, hvordan blodkarrene løber og forgrener sig rundt i øjet.

Isfisken mangler vigtigt protein og har hvidt blod

Forskerne er interesserede i den antarktiske isfisk, fordi den har nogle helt særlige biologiske egenskaber. Isfisken tilhører en gruppe af 14 arter af fisk, som, så vidt man ved, er de eneste hvirveldyr, der ikke har proteinet hæmoglobin i

blodet. Hæmoglobin giver vores blod den røde farve og findes i de røde blodceller, som har til opgave at transportere ilt rundt i kroppen. Da isfisken mangler hæmoglobin har dyrets blod derfor en tåget mælkehvid farve, og manglen på røde blodceller betyder, at fiskens evne til at bære ilt rundt i kroppen svarer til en tiendedel af, hvad man ser hos en tilsvarende rødblodet fisk.

”Isfisken er nødt til at have en række tilpasninger i sit væv for at få ilt ud i kroppen, og nethinden, som vi ser på fotoet, er særlig interessant i den sammenhæng, fordi den er ekstremt iltkrævende. Nethinden er den mest iltkrævende struktur, vi har i kroppen, og det gælder faktisk på tværs af alle hvirveldyr. Undersøgelserne af fiskeøjet udsprang af, at vi gerne vil forstå, hvordan isfisken er i stand til at forsyne en så iltkrævende struktur som nethinden med ilt, når den mangler hæmoglobin,” forklarer Henrik Lauridsen.

I 2018 var Lauridsen i Antarktisk, hvor han indsamlede en masse forskellige prøver fra isfisken. Forskerne foretog en række undersøgelser, hvor de blandt andet målte ilttrykket i nethinden og skannede øjnene. Skanningerne viste, at fisken har et helt usædvanligt tæt netværk af blodkar i nethinden, som hjælper til at kompensere for blodets manglende evne til at transportere ilt.

”Som man kan se på fotoet, så er det bemærkelsesværdige, at der er en ekstrem tæthed af blodkar i nethinden på det her fiskeøje. Til sammenligning har nethinden i øjet på et menneske slet ikke noget, der ligner det tætte netværk, vi ser hos isfisken. Faktisk har isfisken den størst kendte kartæthed i nethinden blandt alle dyr,” fortæller Lauridsen.

Flere årsager til at vi skal forske i isfisken

Ligesom så meget anden grundforskning, så ved forskerne ikke nødvendigvis, hvad der i sidste ende kommer ud af studiet af isfisken. Det eneste, de ved, er, at dyret er noget helt særligt, og at fiskens egenskaber måske blandt andet kan lede til bedre behandling af en række sygdomme.

”Vi forstår ikke, hvordan en iltkrævende struktur kan forsynes med ilt, hvis man har en kompromitteret blodforsyning. Det er det grundvidenskabelige spørgsmål, vi gerne vil besvare. Men udover det, er der faktisk nogle interessante medicinske perspektiver i det. Der er flere sygdomme i nethinden, som udspringer direkte af, at man har et mismatch mellem karforsyningen og øjets funktion,” siger Lauridsen.

Blandt andet danner nogle diabetespatienter nye små blodkar på indersiden af nethinden, hvilket minder om de strukturer, man ser hos isfisken. Hos diabetespatienter er karrene meget skrøbelige og kan derfor ofte briste, hvilket skaber små blødninger, som forstyrrer øjet.

”Hos isfisken er det anderledes, for der er karrene meget mere solide, og det forstår vi ikke. Vi vil gerne finde ud af, hvordan isfisken kan have en så tæt karforsyning i øjet, uden at nethinden risikerer at blive meget skrøbelig. Derfor kigger vi også på, hvordan blodårernes karvæg er opbygget for at se, om det er radikalt anderledes end hos andre pattedyr,” forklarer Lauridsen og tilføjer:

”Det er ikke fordi, at vi er sikre på, at der kan komme nye behandlingsmetoder ud af forskningen her. Men det er grundforskningens præmis – vi studerer noget, fordi det er interessant, og fordi der er ubesvarede spørgsmål, og så finder vi måske senere ud af, at vores undersøgelser kan benyttes til noget konkret.”

Del af et stort kortlægningsprojekt

Udover at være interessant i sig selv, er undersøgelserne af den antarktiske isfisk også en del af et meget større komparativt forskningsprojekt, hvor forskerholdet studerer kredsløbet i nethinden på mange forskellige dyr. I det studie undersøger Henrik Lauridsen med sine kollegaer koblingen mellem et velfungerende øje og øjets iltforsyning på tværs af hvirveldyr. Forskerholdet har i studiet undersøgt iltforsyningen til øjet og nethinden på 87 forskellige hvirveldyr, herunder fisk, padder og pattedyr.

”Vi undersøger i spektret fra de mest basale hvirveldyr som blå fisk og lungefisk op til moderne benfisk og moderne pattedyr. I et sådant kortlægningsstudie var vi naturligvis interesserede i også at have nogle ekstremer, og her var isfisken med sit særligt tilpassede øje en af disse. I den modsatte ende havde vi eksempelvis hulefisken, som lever i totalt mørke og er tilpasset sådan, at de slet ikke har øjne,” forklarer Henrik Lauridsen.

Ved både at undersøge relativt nyopståede arter og gamle arter, der ikke har udviklet sig synderligt i flere millioner år, giver det store studie et indblik i øjets evolution gennem de seneste 425 millioner år. Og studiet viste et ret klart mønster i evolutionen af øjet, hvor forskerne kunne se, at en mere veludviklet nethinde og dermed et bedre syn hænger uløseligt sammen med en forbedret iltforsyning til øjet.

Både studiet af isfisken og det store komparative studie af øjet hos hvirveldyr er fortsat i gang og er også det, Henrik Lauridsen regner med at skulle beskæftige sig med den kommende tid.

”Isfisk-projektet skal gerne munde ud i et studie, hvor vi kan præsentere det her match mellem en fungerende nethinde og en fungerende blodforsyning. Altså mellem karvækst i nethinden og blodforsyningen, som er til rådighed,” siger Lauridsen og fortsætter:

”Det er svært at forudsige, hvor det store komparative studie ender henne. Lige nu er vi med støtte fra Carlsbergfondet ved at undersøge øjet hos fugle, hvor især rovfugle har meget veludviklede nethinder, og de resultater vil vi sammenligne med andre hvirveldyr. Vi kan ikke teste det, naturen selv har testet over millioner af års evolution, og derfor er projekter som dette interessante, da man ved at sammenligne arter kan løse nogle mysterier, man ikke kan få svar på ved at undersøge ét enkelt modeldyr.”

Læs mere om forskningen i den antarktiske isfisk via videnskab.dk her

En dybdegående artikel om forskningsprojektet på tværs af hvirveldyr kan findes via videnskab.dk her

Mere information og flere fotos fra årets konkurrence kan findes her

Forskningen bag vinderbilledet af 3. pladsen i DG’s fotokonkurrence 2020 er støttet af: Velux Fonden, Carlsbergfondet og National Science Foundation (grant# PLR-1444167, principal investigator: Professor H. William Detrich, III)