En odder svømmer under vandet i Detroit, Michigan Zoo (Ellen Meiselman via Flickr/Creative Commons)
Særlige egenskaber ved et iltbindende protein i musklerne hos havpattedyr, såsom sæler, hvaler og delfiner, er årsagen til, at disse dyr kan holde vejret under vandet i lange perioder, viser en ny undersøgelse.
Mange af disse dykkerpattedyr kan holde vejret under vandet i over en time, mens landbaserede pattedyr, som f.eks. mennesker, højst kan gøre det i et par minutter.
Forskere fra University of Liverpool, der ledede undersøgelsen, kunne identificere en unik molekylær egenskab ved myoglobin, et jern- og iltbindende protein, der findes hos kaskelothvaler og andre dykkerpattedyr. Indtil dette fund vidste man meget lidt om, hvordan molekylet er tilpasset i de dykkende havpattedyr.
Forskerne har i samarbejde med University of Manitoba og University of Alaska fundet en høj koncentration af myoglobin, det stof, der får kød til at se rødt ud, i musklerne hos de dykkende pattedyr. Faktisk var mængden så høj i musklen, at den næsten så sort ud.
Monachus schauinslandi (Hawaiian Monk Seal) under vandet ved Five Fathom Pinnacle, Hawaii. (Kent Backman via Wikimedia Commons)
Denne opdagelse gjorde det muligt for forskerne at spore udviklingen af, hvordan musklerne hos mere end 100 arter af pattedyr, herunder fossile rester af deres gamle forgængere, var i stand til at lagre ilt.
“Vi undersøgte den elektriske ladning på overfladen af myoglobin og fandt ud af, at den steg hos pattedyr, der kan dykke under vandet i lange perioder”, siger Dr. Michael Berenbrink fra University of Liverpool, som ledede det internationale forskerhold. “Vi blev overraskede, da vi så den samme molekylære signatur hos hvaler og sæler, men også hos halvt vandlevende bævere, moskusrotter og endda vandspidsmuslinger.”
Den unikke molekylære signatur af myoglobin i hele pattedyrfamilietræet gjorde det muligt for forskerne at genskabe de iltlagre i musklerne, der findes hos de uddøde forfædre til nutidens dykkende pattedyr. Holdet kunne derefter finde de første beviser for en fælles amfibisk forfader til moderne søkøer, hyraxer og elefanter, der levede for 65 millioner år siden i lavt afrikansk farvand.
Mens havpattedyr som sæler, delfiner og hvaler kan opholde sig under vandet i lange perioder, kan mennesker kun gøre det i omkring et minut eller deromkring. (gadgetboy32 via Flickr/Creative Commons)
“Vores undersøgelse tyder på, at den øgede elektriske ladning af myoglobin hos pattedyr, der har høje koncentrationer af dette protein, forårsager elektro-repulsion, ligesom ens poler på to magneter,” siger Dr. Scott Mirceta, der er medlem af forskerholdet. “Dette skulle forhindre proteinerne i at klæbe sammen og muliggøre meget højere koncentrationer af det iltlagrende myoglobin i musklerne hos disse dykkere.”
Forskerens undersøgelser kan give indsigt i en række menneskelige sygdomme som Alzheimers og diabetes og samtidig hjælpe med at udvikle kunstige bloderstatninger.
“Dette fund illustrerer styrken ved at kombinere molekylære, fysiologiske og evolutionære tilgange til biologiske problemer og giver os for første gang mulighed for at sætte “kød” på knoglerne af disse for længst uddøde dykkere”, sagde Berenbrink.
Se en video om denne opdagelse (University of Liverpool/BBSRC)