Беслёгочные саламандры используют лёгочный белок для дыхания через кожу и рот
Исследователи из Гарварда впервые получили молекулярно-генетические доказательства того, как сотни видов саламандр, лишённых лёгких, осуществляют газообмен через кожу и слизистую рта.
- Ключевое открытие: Ген, производящий сурфактантный протеин C (SFTPC) — критически важный белок для функции лёгких, — экспрессируется в коже и ротовой полости беслёгочных саламандр. Это указывает на его роль в кожном дыхании.
- Источник: Исследование опубликовано в Proceedings of the Royal Society B.
Анатомические предпосылки и генетическое подтверждение
Ранее учёные предполагали кожное дыхание на основе анатомии:
- Кровь от сердца перенаправляется к коже по специальному сосуду, который у других животных идёт к лёгким.
- Обильное кровоснабжение ротовой полости и её ритмичные движения («пульсация» горла) также указывают на газообмен.
Новое исследование подтвердило, что у беслёгочных саламандр есть две копии гена сурфактантного протеина:
- У саламандр с лёгкими обе копии экспрессируются в лёгких.
- У беслёгочных видов вторая копия, SFTPC-like,
экспрессируется:
- У личинок — в коже.
- После метаморфоза, когда кожа становится более сухой и ороговевшей, — в ротовой полости.
«То, что место экспрессии гена совпадает с предпочтительным местом дыхания на каждом этапе жизненного цикла, указывает на его вовлечённость в газообмен», — отметил соавтор Закари Льюис.
Предполагаемая функция и эволюционное значение
- Роль белка: В лёгких SFTPC, среди прочего, уменьшает толщину жидкого слоя (гипофазы), облегчая диффузию кислорода. Учёные полагают, что в коже и ротовой полости саламандр белок выполняет аналогичную функцию, сокращая расстояние для диффузии газа.
- Эволюционный механизм: Дупликация гена позволила сохранить исходную функцию, в то время как вторая копия получила новую — поддержку кожного дыхания.
- Медицинский потенциал: Новый дублированный белок в будущем может иметь терапевтическое значение, например, для лечения респираторного дистресс-синдрома у недоношенных детей.
Ограничения и перспективы
Исследование документирует экспрессию гена, но наличие самого белка ещё предстоит подтвердить (не удалось получить специфические антитела). В дальнейшем планируется выяснить, присутствуют ли в коже саламандр и другие сурфактантные белки.
«Этот проект показал, что даже на, казалось бы, базовые вопросы физиологии животных — например, как дышат беслёгочные саламандры — ещё нет ответов. Их изучение может дать неожиданные insights в эволюцию генов и генетическую основу уникальных физиологических черт», — заключил Льюис.