Супербыстрые мышцы достигли фундаментального предела скорости
Сверхбыстрые мышцы — самые быстрые известные мышцы позвоночных — используются птицами для пения, летучими мышами для эхолокации, гремучими змеями для «погремушки» и рыбами-жабами для «жужжания». Новое исследование показывает, что эти мышцы достигли максимальной скорости, возможной для любой мышцы позвоночных.
Среди позвоночных рекордсменами по скорости являются сверхбыстрые мышцы, способные сокращаться до 250 раз в секунду.
«Эти знаковые мышцы обеспечивают тревожный звук погремушки гремучих змей и брачные крики рыб, но в последние годы мы обнаружили, что они также обеспечивают быстрые эхолокационные сигналы, необходимые для захвата добычи у летучих мышей, и сложные вокальные трюки певчих птиц», — говорит ведущий автор исследования доктор Эндрю Мид из Университета Вермонта.
«Хотя ранее считалось, что они редки, эти экстремальные мышцы окружают нас и, как правило, используются для управления звукопроизводством», — добавляет старший автор исследования доктор Коэн Элеманс из Университета Южной Дании. Исследование опубликовано в eLife.
Команда изучала, используют ли все сверхбыстрые мышцы одинаковые механизмы для достижения экстремальной скорости и имеют ли они общего предка.
«Мы показываем, что все сверхбыстрые мышцы имеют определённые специфические адаптации, позволяющие им совершать сверхбыстрые сокращения», — говорит доктор Мид.
Три самые быстрые мышцы, обнаруженные у рыб-жаб, певчих птиц и летучих мышей, имеют почти одинаковую максимальную скорость, что указывало на общее происхождение.
«Однако история оказалась иной, — говорит доктор Элеманс. — Изучая наличие моторных белков, мы обнаружили, что каждая из этих трёх сверхбыстрых мышц экспрессирует разный белок, что убедительно свидетельствует в пользу независимого происхождения».
Поскольку сверхбыстрые мышцы сошлись по производительности и механизму, они представляют собой максимальную скорость, достижимую для любой мышцы позвоночных.
«Мы также показываем, что у певчих птиц сверхбыстрые мышцы ускоряются по мере того, как молодые животные учатся петь, но мы ещё не знаем, связано ли это с программой развития или, возможно, с тренировкой», — говорит Элеманс.
Изучение сверхбыстрых мышц позволяет лучше понять, как сокращаются обычные мышцы.