Гемоглобин пингвинов эволюционировал для удовлетворения потребностей в кислороде при нырянии
Новое исследование показывает, что эволюционная адаптация пингвинов к нырянию затронула даже их кровь. Гемоглобин этих птиц оптимизировал захват и высвобождение кислорода, чтобы эффективно использовать каждый вдох при погружении.
- Пингвины, такие как императорские, могут задерживать дыхание более чем на 30 минут и проводят до половины жизни под водой.
- Известно, что по сравнению с наземными птицами кровь пингвинов содержит больше гемоглобина — белка, переносящего кислород.
Учёные из Университета Небраски решили выяснить, как именно эволюционировал гемоглобин для поддержки ныряния. Они реконструировали и сравнили два древних белка:
- Гемоглобин общего предка всех пингвинов (возник после перехода к нырянию, ~20 млн лет назад).
- Гемоглобин общего предка пингвинов и их ближайших неныряющих родственников — альбатросов, буревестников (~60 млн лет назад).
Ключевые результаты сравнения:
- Усиленный захват: Гемоглобин предка пингвинов имел большее сродство к кислороду, чем у неныряющего предка. Это позволяло эффективнее извлекать кислород из лёгких перед погружением.
- Контролируемое высвобождение: Этот же гемоглобин оказался более чувствительным к кислотности (pH) крови. В работающих тканях, которые становятся более кислыми, сродство гемоглобина к кислороду снижалось сильнее, обеспечивая своевременную отдачу кислорода.
Таким образом, эволюция создала «красивую систему»: гемоглобин пингвинов научился быть и «сильным магнитом» для кислорода в лёгких, и оперативно ослаблять хватку в кислой среде активных тканей. Это максимизирует использование кислорода, вдохнутого много минут назад.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, наглядно демонстрирует, как экспериментальный анализ древних белков раскрывает механизмы биохимической адаптации к новым экологическим вызовам.