Одна аминокислота — огромная разница для китов
Международная исследовательская группа обнаружила, что единственная вариация аминокислоты в ключевом рецепторе китов может объяснить, почему одни виды китообразных эволюционировали в стройных, мускулистых охотников на рыб и тюленей, а другие достигли гигантских размеров, фильтруя огромные объемы планктона.
Результаты исследования будут опубликованы 18 июля в журнале Scientific Reports.
Работу возглавил Роджер Коун, исследователь ожирения из Института наук о жизни Мичиганского университета, изучающий меланокортиновую систему. Эта система, подобно термостату, определяет, сколько энергии запасается в виде жира. Мутации в ней — наиболее частая генетическая причина раннего ожирения у людей.
Учитывая важность меланокортиновой системы для питания и энергетического баланса, ученые предположили, что вариации в её генах могли сыграть ключевую роль в эволюции разных типов пищевого поведения и размеров тела у китов.
Исследователь Лиюань Чжао из Океанского университета Китая решила проверить эту гипотезу, сравнивая два основных подотряда китообразных:
- Odontoceti (зубатые киты): дельфины, косатки — охотятся на добычу.
- Mysticeti (усатые киты): горбатый кит, синий кит — фильтраторы.
Самые мелкие Odontoceti достигают около 1,5 метров, в то время как Mysticeti, такие как синий кит, могут превышать 30 метров.
Команда секвенировала нейропептидный рецептор MCR4 у 20 видов китообразных и обнаружила одно ключевое различие, идеально соответствующее двум группам:
- У зубатых китов (Odontoceti) в позиции 156 генетического кода находится аминокислота аргинин.
- У усатых китов (Mysticeti) в той же позиции находится глутамин.
Дальнейшие эксперименты показали, что наличие глутамина в этой позиции значительно повышает чувствительность рецептора MCR4 к его естественному активатору (лиганду).
«Наши данные позволяют предположить, что меланокортиновая система находится под более строгим контролем у охотящихся китов. И наоборот, гигантские фильтраторы могут получать ослабленные сигналы сытости от этой системы. Это различие могло сыграть роль в дивергенции двух основных типов китообразных и помочь объяснить различия в пищевом поведении и огромный диапазон размеров тела у китов, который значительно больше, чем у любого другого типа млекопитающих», — пояснил Роджер Коун.
Исследования лаборатории Коуна, помимо фундаментальной науки, также направлены на применение полученных знаний о питании и росте для повышения эффективности кормления в аквакультуре.