Эхолокация у летучих мышей и китов имеет общий молекулярный механизм

Несмотря на то, что способность к эхолокации — определению местоположения объектов с помощью звуковых волн — развилась у зубатых китов и некоторых летучих мышей независимо, новое исследование показывает, что в её основе лежит сходный молекулярный механизм.

Это открытие опровергает представление о том, что явление конвергенции (приобретение сходных признаков у неродственных групп) редко встречается на молекулярном уровне.

Ключевой белок престин

Исследование сфокусировалось на гене, кодирующем белок престин, который играет ключевую роль в слухе, усиливая звуки определённых частот. Учёные проанализировали последовательности гена престина у 25 видов млекопитающих, включая 10 видов эхолоцирующих летучих мышей и дельфина (зубатого кита).

Неожиданное сходство

При построении эволюционного дерева на основе только последовательностей престина дельфин сгруппировался с эхолоцирующими летучими мышами, а не со своими эволюционными родственниками. После исключения других объяснений исследователи пришли к выводу, что это результат молекулярной конвергенции.

Анализ показал, что у дельфина и летучих мышей произошли одинаковые изменения в аминокислотной последовательности белка престин. Эти изменения, по-видимому, были вызваны действием естественного отбора для улучшения способности к эхолокации.

Функция престина

Престин находится в наружных волосковых клетках улитки внутреннего уха и действует как усилитель. Он осуществляет электромоторильность — преобразует электрические сигналы в движение (изменение длины клеток), усиливая звуки определённых высоких частот, критически важных для эхолокации.

«Мы думаем, что существует ограниченное число способов, которыми престин может приобрести эту способность», — пояснил профессор Цзяньчжи (Джордж) Чжан. Поэтому отбор на улучшение эхолокации шёл по одному и тому же эволюционному пути у разных линий млекопитающих.

Исследование опубликовано в журнале Current Biology. Для дальнейшего изучения роли конкретных аминокислотных изменений учёные предлагают использовать методы генной инженерии на модельных животных, а также секвенировать ген престина у других эхолоцирующих и неэхолоцирующих китообразных.