Vydra plave pod vodou v Detroitu, Michigan Zoo (Ellen Meiselman via Flickr/Creative Commons)
Speciální vlastnosti bílkoviny vázající kyslík ve svalech mořských savců, jako jsou tuleni, velryby a delfíni, jsou podle nové studie důvodem, proč tato zvířata dokáží zadržet dech pod vodou na dlouhou dobu.
Mnozí z těchto potápějících se savců dokáží zadržet dech pod vodou na více než hodinu, zatímco suchozemští savci, jako je člověk, to zvládnou nanejvýš na několik minut.
Vědci z Liverpoolské univerzity, kteří studii vedli, dokázali identifikovat jedinečnou molekulární charakteristiku myoglobinu, bílkoviny vázající železo a kyslík, která se vyskytuje u vorvaňů a dalších potápějících se savců. Až do tohoto zjištění se vědělo jen velmi málo o tom, jak je tato molekula u potápějících se mořských savců uzpůsobena.
Vědci ve spolupráci s Manitobskou univerzitou a Aljašskou univerzitou zjistili ve svalech potápějících se savců vysokou koncentraci myoglobinu, látky, díky níž maso vypadá červeně. Ve skutečnosti bylo její množství ve svalech tak vysoké, že vypadaly téměř černě.
Monachus schauinslandi (lachtan havajský) pod vodou u Five Fathom Pinnacle na Havaji. (Kent Backman via Wikimedia Commons)
Tento objev umožnil vědcům vysledovat vývoj toho, jak svaly více než 100 druhů savců, včetně fosilních pozůstatků jejich dávných předchůdců, dokázaly uchovávat kyslík.
„Studovali jsme elektrický náboj na povrchu myoglobinu a zjistili jsme, že se zvýšil u savců, kteří se mohou dlouho potápět pod vodou,“ uvedl Dr. Michael Berenbrink z Liverpoolské univerzity, který vedl mezinárodní tým vědců. „Byli jsme překvapeni, když jsme stejný molekulární podpis viděli u velryb a tuleňů, ale také u polovodních bobrů, pižmoňů a dokonce i u vodních skokanů.“
Zmapování jedinečného molekulárního podpisu myoglobinu v celém rodokmenu savců umožnilo vědcům znovu vytvořit svalové zásoby kyslíku, které se nacházely u vyhynulých předků dnešních potápějících se savců. Týmu se pak podařilo nalézt první důkazy o společném obojživelném předkovi dnešních mořských krav, hyrén a slonů, který žil před 65 miliony let v mělkých afrických vodách.
Zatímco mořští savci, jako jsou tuleni, delfíni a velryby, mohou zůstat pod vodou po dlouhou dobu, člověk to dokáže jen asi minutu. (gadgetboy32 via Flickr/Creative Commons)
„Naše studie naznačuje, že zvýšený elektrický náboj myoglobinu u savců, kteří mají vysokou koncentraci tohoto proteinu, způsobuje elektrorepulzi, podobně jako podobné póly dvou magnetů,“ uvedl doktor Scott Mirceta, člen výzkumného týmu. „To by mělo zabránit slepení proteinů a umožnit mnohem vyšší koncentraci myoglobinu uchovávajícího kyslík ve svalech těchto potápěčů.“
Studie vědců by mohla přinést poznatky o řadě lidských onemocnění, jako je Alzheimerova choroba a cukrovka, a zároveň pomoci při vývoji umělých krevních náhražek.
„Tento objev ilustruje sílu kombinace molekulárních, fyziologických a evolučních přístupů k biologickým problémům a poprvé nám umožňuje dát „maso“ na kosti těchto dávno vyhynulých potápěčů,“ řekl Berenbrink.
Podívejte se na video o tomto objevu (University of Liverpool/BBSRC)
.