Разные пути достижения эндотермии у видов костистых рыб

К эндотермным животным относятся млекопитающие и птицы, но некоторые рыбы также способны к эндотермии. За сотни миллионов лет эволюции по меньшей мере 40 видов рыб преодолели проблему потери тепла в воде и успешно достигли частичной или полной эндотермии, включая луну-рыбу, макрелевого тунца и парусника.

По сравнению с холоднокровными рыбами, они обладают уникальными теплообразующими тканями. Тепло, генерируемое этими тканями, может передаваться другим частям тела через сеть артерий и вен, достигая относительно более высокой температуры тела, чем окружающая среда, что позволяет им быть более подвижными в холодной воде. Однако как образуются эти теплообразующие ткани? Имеют ли разные рыбы схожие молекулярные механизмы?

Чтобы исследовать эти вопросы, учёные из Северо-Западного политехнического университета и Южно-Китайского научно-исследовательского института рыбного хозяйства провели сравнительный геномный анализ двух эндотермных видов рыб (макрелевого тунца и парусника). В работе, опубликованной в журнале Science China Life Sciences, они обнаружили, что в геноме макрелевого тунца есть ряд генетических вариаций, связанных с дифференцировкой мышц, а в теплообразующих тканях присутствует особая группа медленных мышечных клеток, образовавшихся в результате специализации мышц.

Эта группа клеток высоко экспрессирует множество генов, связанных с мышечным сокращением, обладает сильной способностью к сокращению и является основной причиной теплопродукции. В отличие от макрелевого тунца, теплообразующие ткани другого эндотермного вида (парусника) значительно ослабили способность к мышечному сокращению и вместо этого производят тепло путём разложения АТФ через неэффективную циркуляцию ионов кальция внутри мышечных клеток.

Хотя их механизмы нагрева различны, оба вида имеют очень высокую долю митохондрий и очень богатую сеть кровеносных сосудов, отвечающих за обеспечение основного источника энергии и передачу тепла. Это исследование показывает, что в процессе адаптации организмы достигают одной и той же цели разными путями, максимально используя существующие биологические основы.