Естественные ныряльщики и молекулярные следы эволюции

Возвращение предков современных морских млекопитающих в океан потребовало радикальной адаптации их физиологии, включая мельчайшие молекулы. Исследователи из Ливерпульского университета под руководством доктора Майкла Беренбринка изучили, как миоглобин — молекула, доставляющая кислород к мышцам — модифицировался у тюленей и китов для жизни в море.

Ключевые адаптации миоглобина:

• Увеличенный положительный заряд молекулы у морских млекопитающих по сравнению с наземными родственниками. Это может повышать растворимость белка, что критически важно, так как у ныряльщиков концентрация миоглобина в мышцах может быть в 10 раз выше.
• Заметное увеличение аминокислоты гистидина в миоглобине у хороших ныряльщиков. Это, вероятно, помогает животным лучше справляться с накоплением молочной кислоты во время длительных погружений.

Чтобы подтвердить эволюционное происхождение этих изменений, команда изучила миоглобин у мелких водных млекопитающих (бобры, ондатры, водяные землеройки), ныряющих на короткое время. Чистый заряд миоглобина у водных грызунов оказался вдвое выше, чем у их строго наземных родственников. Тенденция подтвердилась и для некоторых полуводных насекомоядных.

Методология: Исследователи определили последовательности миоглобина для четырёх видов насекомоядных и проанализировали уже опубликованные последовательности других видов. Для сравнения тщательно подбирались близкие наземные родственники в качестве контрольной группы.

Значение работы: По словам доктора Беренбринка, это исследование углубляет понимание растворимости белков в целом и позволяет анализировать естественный отбор в множественных параллельных случаях эволюции высокого содержания миоглобина в мышцах — не только у ныряльщиков, но и, например, у норных животных, сталкивающихся с гипоксией.

Результаты были представлены на Ежегодном собрании Общества экспериментальной биологии в Глазго 29 июня 2009 года.