Патогены могли способствовать эволюции теплокровных животных
Шестьсот миллионов лет назад у животных в ответ на инфекции появилась лихорадка: повышенная температура тела оптимизировала их иммунную систему. В то время практически все виды животных были холоднокровными. Им приходилось подолгу находиться в тёплых участках среды обитания, чтобы достичь температуры тела в диапазоне лихорадки. По мнению Майкла Логана, научного сотрудника Смитсоновского института тропических исследований в Панаме (STRI), патогены могут быть причиной, по которой впервые появились теплокровные существа.
На первый взгляд, холоднокровным существам, или эктотермам, живётся легче. Поскольку они не могут регулировать температуру тела внутренне, они тратят в 30 раз меньше энергии, чем теплокровные существа, или эндотермы, того же размера. Поэтому, пока млекопитающие и птицы постоянно расходуют калории на поддержание высокой стабильной температуры тела, рептилии и амфибии могут просто найти тёплое место в окружающей среде. Но если эктотермия так хороша, почему у млекопитающих и птиц развилась другая, столь затратная стратегия?
За годы учёные предложили три разные модели, объясняющие, почему у эндотерм развились высокие стабильные температуры тела. Одна утверждает, что это помогает физиологическим процессам; другая — что позволяет животным дольше сохранять активность; третья — что даёт родителям возможность заботиться о развитом потомстве. Однако ни одна из этих моделей не получила убедительных подтверждений, и эволюционная история эндотермии остаётся загадкой.
Хотя в этих гипотезах может быть доля истины, по мнению Логана, триггером должно было стать нечто, глубоко повлиявшее на способность животных выживать и размножаться. В противном случае эндотермия была бы слишком затратной стратегией и не была бы поддержана естественным отбором. В недавней статье, опубликованной в журнале Ideas in Ecology and Evolution, он объясняет эту теорию.
«Моя гипотеза заключается в том, что, поддерживая свои тела в тепле почти постоянно, млекопитающие и птицы эффективно подготавливают свою иммунную систему к противостоянию вирулентным патогенам. Возможно, именно это стало частью причины, по которой изначально эволюционировала чрезвычайно затратная стратегия эндотермии», — сказал Логан.
В этом контексте эндотермия может давать решающие преимущества перед эктотермией. Способность быстро запускать лихорадочную реакцию на патоген означает, что эндотермы не ограничены температурными вариациями в своей среде обитания. В то же время холоднокровные существа зависят от внешних источников тепла для достижения лихорадочных температур. Они подвержены колебаниям условий окружающей среды, и в поисках идеального микроклимата для запуска лихорадки им может быть сложно добывать пищу или спариваться, и они могут становиться более уязвимыми для хищников.
«Эта гипотеза возникла из недавних открытий в областях иммунологии и физиологии животных, но нам всё ещё необходимо строго проверить её с помощью данных и экспериментов, — отмечает Логан. — Например, моя модель предсказывает, что виды, поддерживающие самую тёплую и стабильную температуру тела (при прочих равных условиях), также должны испытывать самую высокую частоту вспышек заболеваний или сталкиваться с наиболее вирулентными патогенами».