Причина повільності ховалася в ДНК: лінивці виявилися унікальним експериментом природи (фото)
Вчені детально дослідили лінивців та виявили генетичні ознаки, які можуть пояснити, як йому вдається виживати, витрачаючи так мало енергії. Лінивці відомі своїми надзвичайно повільними рухами, низьким метаболізмом та незвичайною здатністю дозволяти температурі тіла коливатися, замість того щоб підтримувати її на постійному рівні.
Міжнародна група дослідників проаналізувала геном двопалого лінивця (Choloepus didactylus) і порівняла його з геномами десятків інших ссавців, зокрема мурахоїдів та броненосців. Вчені звернули увагу на елементи ДНК, які називаються транспозонами і здатні переміщатися або копіюватися в різні ділянки геному, пише Science Alert.
Дослідники виявили докази того, що ці генетичні елементи були активними в родоводі лінивців упродовж понад 30 мільйонів років. Особливо привернуло увагу те, що кілька з цих послідовностей були пов'язані з мітохондріями — структурами всередині клітин, відповідальними за вироблення енергії, — а також із генами, що беруть участь у метаболізмі.
Генетик у галузі біорізноманіття Каміла Маццоні з Інституту досліджень зоопарків та дикої природи імені Лейбніца зазначила: " Наші висновки свідчать про те, що лінивці, ймовірно, розвинули генетичні "резервні системи", які допомагають компенсувати їхні "неактивні мітохондрії" та підтримують їхній унікальний спосіб життя".
На думку дослідників, низькі енергетичні потреби клітин лінивців, ймовірно, дозволили з часом накопичуватися мутаціям у мітохондріальній ДНК. "Стрибаючі гени" могли допомогти компенсувати ці зміни, створюючи альтернативні генетичні шляхи, що підтримували нормальні біологічні функції. Однак вчені наголосили, що для підтвердження цієї гіпотези необхідні додаткові дослідження.
Ще одним важливим відкриттям стало те, що кілька з ідентифікованих генетичних послідовностей залишалися практично незмінними упродовж приблизно 30 мільйонів років. Дані свідчать про те, що ці послідовності вперше з'явилися у спільного предка сучасних лінивців після їхнього еволюційного відокремлення від мурахоїдів та броненосців.
"Лінивці мають найповільніший метаболізм серед усіх ссавців, проте вони залишаються здоровими", — зазначила Маццоні. "Розуміння того, як їм це вдається, може відкрити нові уявлення про те, як клітини ефективно розпоряджаються енергією".
Мітохондрії часто називають "електростанціями" клітин, оскільки вони перетворюють поживні речовини на корисну енергію. Проблеми з цими структурами пов'язані з широким спектром захворювань людини, зокрема з діабетом, віковими розладами, нейродегенеративними захворюваннями та втратою м'язової маси. Наприклад, дисфункція мітохондрій пов’язується з такими захворюваннями, як хвороба Паркінсона, а на її перебіг також може впливати ожиріння.
Молекулярний біолог Педро Галанте з Бразилії пояснив потенційну цінність цих відкриттів. "Хоча потрібні подальші дослідження, клітинні лінії лінивців можуть стати природною моделлю для розуміння того, як організми справляються зі станами низького енергоспоживання та що саме йде не так під час захворювання", — сказав він.
Галанте додав, що це дослідження зрештою може сприяти розробкам у сферах збереження тканин, інтенсивної терапії, старіння, метаболічних розладів і навіть тривалих космічних місій.
Один із особливо цікавих аспектів дослідження стосується ризиків, пов'язаних із "стрибаючими генами". У людей зміни, спричинені транспозонами, іноді можуть сприяти розвитку таких захворювань, як рак. Це робить очевидну здатність лінивців толерувати ці генетичні елементи особливо примітною та порушує нові питання щодо того, як їхні клітини підтримують стабільність.
Наступний етап досліджень буде зосереджений на визначенні того, як ці генетичні послідовності впливають на мітохондрії та метаболізм. Визначивши їхні біологічні функції, вчені сподіваються краще зрозуміти, як лінивці зберігають здоров'я, попри надзвичайно низькі енергетичні потреби.
Як зазначила біоінформатик Марсела Уліано-Сільва з Інституту Веллкома-Сангера: "Еволюція вже провела мільярди експериментів. Вивчаючи незвичайних тварин, таких як лінивці, ми іноді відкриваємо біологічні рішення, до яких люди ніколи не еволюціонували".
Розуміння цих генетичних адаптацій може відкрити нові способи захисту клітин, покращити методи лікування метаболічних розладів та поглибити наукові знання про те, як життя пристосовується до екстремальних біологічних умов.
Інші новини науки
- Вчені виявили, що стрес може змінити те, як джмелі сприймають навколишній світ. Короткочасний стрес змінює зорову систему комах таким чином, щоб це могло допомогти їм швидше реагувати в разі небезпеки.
- Дослідники пояснили, чому ефекти кави та чаю різні, попри наявність кофеїну в обох напоях. Виявилося, що річ у амінокислотах.