Saukko ui veden alla Detroitissa, Michiganin eläintarhassa (Ellen Meiselman via Flickr/Creative Commons)
Merenisäkkäiden, kuten hylkeiden, valaiden ja delfiinien, lihaksissa olevan happea sitovan proteiinin erityisominaisuudet ovat syynä siihen, että nämä eläimet pystyvät pidättämään hengitystään veden alla pitkiä aikoja, kertoo uusi tutkimus.
Monet näistä sukeltavista nisäkkäistä voivat pidättää hengitystään veden alla yli tunnin ajan, kun taas maalla elävät nisäkkäät, kuten ihmiset, pystyvät siihen korkeintaan muutaman minuutin ajan.
Tutkimusta johtaneet Liverpoolin yliopiston tutkijat pystyivät tunnistamaan ainutlaatuisen molekyylisen ominaispiirteen myoglobiinista, rautaa ja happea sitovasta proteiinista, jota esiintyy siittimissä, valaissa ja muissa sukeltelevissa nisäkkäissä. Ennen tätä löydöstä tiedettiin hyvin vähän siitä, miten molekyyli on sopeutunut sukeltaviin merinisäkkäisiin.
Tutkijat löysivät yhteistyössä Manitoban yliopiston ja Alaskan yliopiston kanssa nisäkkäiden sukeltajien lihaksista suuren pitoisuuden myoglobiinia, ainetta, joka saa lihan näyttämään punaiselta. Itse asiassa määrä oli lihaksessa niin suuri, että se näytti väriltään lähes mustalta.
Monachus schauinslandi (Havaijin munkkihylje) veden alla Five Fathom Pinnaclessa Havaijilla. (Kent Backman via Wikimedia Commons)
Tämän löydön avulla tutkijat pystyivät jäljittämään, miten yli sadan nisäkäslajin lihakset, mukaan lukien niiden muinaisten edeltäjien fossiiliset jäännökset, pystyivät varastoimaan happea.
”Tutkimme myoglobiinin pinnalla olevaa sähkövarausta ja havaitsimme, että se lisääntyi nisäkkäillä, jotka pystyvät sukeltamaan veden alla pitkiä aikoja”, sanoo tohtori Michael Berenbrink Liverpoolin yliopistosta, joka johti kansainvälistä tutkijaryhmää. ”Olimme yllättyneitä, kun näimme saman molekyylisignaalin valailla ja hylkeillä, mutta myös puolivedessä elävillä majavilla, piisamilla ja jopa vesisirkoilla.”
Myoglobiinin ainutlaatuisen molekyylisignaalin kartoittaminen koko nisäkkäiden sukupuuhun mahdollisti sen, että tutkijat pystyivät luomaan uudelleen lihasten hapenvarastot, joita löytyi sukupuuttoon kuolleilta nykyisten sukeltavien nisäkkäiden esi-isiltä. Tämän jälkeen tutkimusryhmä pystyi löytämään ensimmäiset todisteet nykyisten merilehmien, hyraxien ja norsujen yhteisestä sammakkoeläimistä, jotka elivät 65 miljoonaa vuotta sitten Afrikan matalissa vesissä.
Vaikka merinisäkkäät, kuten hylkeet, delfiinit ja valaat, voivat pysytellä veden alla pitkiä aikoja, ihmiset pystyvät siihen vain noin minuutin verran. (gadgetboy32 via Flickr/Creative Commons)
”Tutkimuksemme viittaa siihen, että myoglobiinin lisääntynyt sähköinen varaus nisäkkäillä, joilla on suuria pitoisuuksia tätä proteiinia, aiheuttaa sähköistä palautumista, ikään kuin kahden magneetin samankaltaiset navat”, sanoo tutkimusryhmän jäsen tohtori Scott Mirceta. ”Tämän pitäisi estää proteiineja tarttumasta toisiinsa ja mahdollistaa paljon korkeammat happea varastoivan myoglobiinin pitoisuudet näiden sukeltajien lihaksissa.”
Tutkijoiden tutkimukset voivat antaa tietoa useista ihmisen sairauksista, kuten Alzheimerin taudista ja diabeteksesta, ja samalla ne voivat auttaa keinotekoisten veren korvikkeiden kehittämisessä.
”Tämä löydös havainnollistaa molekulaaristen, fysiologisten ja evolutiivisten lähestymistapojen yhdistämisen vahvuutta biologisiin ongelmiin ja antaa meille ensimmäistä kertaa mahdollisuuden saada ’lihaa’ näiden kauan sitten sukupuuttoon kuolleiden sukeltajien luihin”, sanoi Berenbrink.
Katsokaa videota tästä löydöstä (Liverpoolin yliopisto/BBSRC)