Молекулы, детектирующие тепло, направляют вампиров к крови
Ученые годами знали, что когда летучие мыши-вампиры прорезают кожу животного своими острыми как бритва зубами, их носы направляют их к лучшим местам — где точный укус поразит вену и даст питательную кровь. Но никто не знал точно, как летучие мыши определяют, куда кусать.
Исследуя диких вампиров в Южной Америке, ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) и Института научных исследований Венесуэлы в Каракасе обнаружили их секрет: чувствительная, детектирующая тепло молекула TRPV1, покрывающая нервные окончания на их носу. Ряд фармацевтических и биотехнологических компаний работают над созданием новых обезболивающих препаратов, нацеленных на такие молекулы, как TRPV1.
«Вампиры питаются кровью, и им полезно иметь инфракрасный детектор, чтобы находить кровообращение», — сказал Дэвид Джулиус, руководивший исследованием.
Похожие молекулы TRPV1 обнаруживаются на болевых нервных волокнах в языке, коже или глазах человека. Они позволяют людям чувствовать химический капсаицин в перце чили и ощущать жжение острой пищи.
Открытие, описанное на этой неделе в журнале Nature, показывает, как небольшие изменения в генах в геноме вида могут способствовать крупным эволюционным адаптациям со временем — в данном случае, позволяя вампиру детектировать инфракрасное тепло своей жертвы, помогая эффективно находить и питаться кровью.
Работа также добавляет элемент в большую головоломку, связанную со здоровьем человека и дизайном лекарств, поскольку эти же молекулы вовлечены в ощущение боли, например, от прикосновения к горячему предмету, или в повышенную чувствительность к теплу после травмы и воспаления — как при солнечном ожоге.
«Боль — это палка о двух концах. Боль необходима как система предупреждения, чтобы дать нам знать, когда мы в опасности получения травмы, но в то же время боль может пережить свою полезность как система предупреждения, когда она не проходит и становится хронической и изнурительной», — отметил Джулиус.
Сенсорные нервы и восприятие мира
Мозг человека не связан напрямую с миром, а получает всю информацию через длинные нервные волокна сенсорной системы. На концах этих нервных волокон собираются сигналы, дающие жизнь нашему восприятию мира. Крошечные молекулярные каналы, покрывающие эти нервные окончания, могут открываться или закрываться в ответ на химический стимул, тепло, холод или давление прикосновения. Когда это происходит, нерв активируется, посылая сигнал в мозг: «горячо», «холодно», «твердо» и т.д.
TRPV1, один из таких каналов сенсорной системы, принадлежит к большому семейству похожих молекул, общих для многих животных, но они немного отличаются от вида к виду. Незначительные изменения в этих молекулах способствуют высокоспециализированным физиологическим адаптациям для восприятия мира. Теплочувствительные молекулы в носу летучей мыши-вампира — один из примеров.
Вампиры бегают, как лошади, и питаются коровами
По внешнему виду пушистая, бобообразная летучая мышь с мордой, похожей на грызуна, напоминает крысу с крыльями, но на самом деле летучие мыши эволюционно ближе к собакам и лошадям. Дикие вампиры могут галопом скакать по земле, подобно лошадям.
В Южной Америке они подкрадываются к добыче по земле, быстро и бесшумно галопируя, чтобы укусить и пить кровь спящих коров, коз и птиц.
Вампиры — единственные известные млекопитающие, которые выживают исключительно на крови, и им нужно пить ее практически каждый день. Они поддерживают эту потребность благодаря ряду эволюционных адаптаций:
- Они питаются только ночью и обладают отличным зрением, острым слухом и способностью издавать высокочастотные звуки для навигации.
- Их зубы лишены эмали, что сохраняет их постоянно острыми как бритва.
- Бороздки на языке поднимают кровь через капиллярный эффект.
- В их слюне есть антикоагулянты, чтобы кровь продолжала течь.
Взрослый вампир может выпить половину своего веса в крови за несколько минут после укуса. Но сначала он должен найти вену, чему способствует ключевая адаптация: способность чувствовать тепло, позволяющая «видеть» вену ночью.
Исследователи годами знали, что ямки на носу вампиров позволяют им обнаруживать кровеносные сосуды по излучаемому теплу. Но никто не знал, как именно это происходит.
Работая с образцами ткани носа диких вампиров из Венесуэлы, команда определила, что молекулой, ответственной за способность детектировать тепло, является TRPV1. Они также установили, что это не просто TRPV1, а его эволюционная генетическая вариация, позволяющая вампирам детектировать тепло низкой температуры. Благодаря механизму «альтернативного сплайсинга» в носу летучих мышей появилась особая форма молекулы, ставшая чувствительным детектором для поиска самых горячих точек.