Tajemství umělců potápění zvířat odhaleno

Svalová bílkovina zajišťuje dostatečné zásoby kyslíku - a také se vyskytuje jako relikvie u některých suchozemských zvířat

Vody potápějící se - bubliny přilepené na její srsti jí dodávají stříbřitý vzhled © Robert A. MacArthur / Kevin L. Campbell
číst nahlas

Co dělá některé savce tak dobrými potápěči? Konec konců, někteří mořští savci mohou zůstat pod vodou déle než hodinu bez dýchání. Jak se ukázalo, jejím nejdůležitějším pomocníkem je protein vázající kyslík ve svalu nazývaný myoglobin. Umělecké potápěčské umělci mají zvláštní formu a navíc hodně. To zjistil mezinárodní výzkumný tým. Jejich studie, publikovaná v Science, také odhaluje, že některá suchozemská zvířata mají také speciální „myoglobin potápěče“ - a proč.

Člověk může zůstat pod vodou maximálně několik minut, aniž by dýchal. Umělecké potápěčské umělci, jako je velryba spermatu, snadno vydrží déle než hodinu do hloubky. Protože jejich svaly dokážou ukládat mnohem více kyslíku než lidské a většina suchozemských zvířat. "Schopnost přežít dlouho bez dýchání umožnila mnoha savcům dobýt nové ekologické výklenky, " řekl Scott Mirceta z Liverpoolské univerzity a jeho kolegové. Přizpůsobením se životu ve vodě mohli tuleni, velryby, milenci a další savci mimo jiné otevřít nové zdroje potravy a vyhnout se svým predátorům - doslova ponořením.

Čím tmavší maso, tím vyšší je hladina myoglobinu

Z četných studií je již známo, že svaly většiny mořských savců obsahují hodně myoglobinu, a proto mohou ukládat hodně kyslíku. Například v případě velryb je to rozeznatelné podle barvy masa: tmavě červeně zbarvený myoglobin je v něm tak koncentrovaný, že maso je téměř černé. Mirceta a jeho kolegové nyní zkoumali, zda se „super-potápěči“ mezi savci liší nejen množstvím, ale možná také povahou svého myoglobinu od méně savců.

Čím tmavší je barva masa, tím více obsahuje myoglobin J. Burns

A ve skutečnosti došlo k uskutečnění: povrch těchto bílkovin je elektricky nabit u dobře potápěčích savců. „Výsledkem je, že jednotlivé hustě nabité molekuly se navzájem odpuzují jako stejné póly dvou magnetů, “ vysvětluje Mirceta. Tento účinek zabraňuje shlukování vysoce koncentrovaného myoglobinu - což je obvykle snadné. Velryby a další mořští savci mohou ve svých svalech ukládat další kyslík.

Hledejte potápěčský myoglobin

Zvědaví vědci dále porovnali maximální dobu potápění, hladiny myoglobinu a schopnost ukládat kyslík do svalu mnoha savců, kteří dnes žijí. Rozsah se pohyboval od pozemních obyvatel, jako je los, až po super potápěče, jako je velryba spermatu, od maličké Wasserspitzm usen po 80tunovou modrou velrybu. zobrazit

„Byli jsme překvapeni, když jsme našli stejný podpis myoglobinu nejen u velryb a tuleňů, ale také u jediného semiaquaticky žijícího bobra, pižma a Wasserspitzm usena, “ říká ředitel studie Michael Berenbrink z University of Liverpool. Existuje tedy úzká souvislost mezi touto charakteristikou myoglobinu a životem ve vodě.

Skládací klobouky, druh tuleňů, mají nejvyšší známé hladiny myoglobinu u savců. Po dobu 50 minut můžete zůstat pod vodou. J. Burns

Slon měl vodní předky

Kromě toho vědci porovnali geny myoglobinů u 128 savců, kteří dnes žijí, a dvou vyhynulých: manatee a mamuta. „Spojením tohoto molekulárního podpisu s rodokmenem savců jsme dokázali rekonstruovat, zda a jak dobře mohli předci dnešních savců potápět, “ vysvětluje Berenbrink. Tato rekonstrukce například naznačuje, že se ústní červy vyvinuly z předků, kteří žili alespoň polokvétně. Na rozdíl od jiných obyvatel jeskyní, jako jsou aardvarks nebo nudibranchs, mají také potápěčský, silněji nabitý myoglobin.

„Dokonce jsme dokázali poprvé dokázat, že mořští draci, jestřábi a sloni se vlastně vracejí ke společnému vodnímu předku, “ říká výzkumník. Tento předchůdce pravděpodobně žil v mělkých vodách Afriky před asi 65 miliony let a možná byl dokonce prvním představitelem suchozemských savců, kteří se vrátili do vody.

Podle vědců by nová zjištění také mohla pomoci zvýšit znalosti o způsobu života mnoha vyhynulých druhů. Alespoň někteří z pravěkých savců, kteří byli dříve považováni za přísně žijící na zemi, by tedy mohli alespoň částečně žít ve vodě. „Zjištění také ilustrují výhody kombinace molekulárních, fyziologických a paleontologických metod k rozluštění biologie pravěkých zvířat, “ říká Berenbrink. (Science, 2013; doi: 10.1126 / science.1234192)

(Science, 17.06.2013 - NPO)