Egy vidra úszik a víz alatt a Detroitban, Michigan Zoo (Ellen Meiselman via Flickr/Creative Commons)
Egy új tanulmány szerint a tengeri emlősök, például a fókák, bálnák és delfinek izmaiban található oxigénmegkötő fehérje különleges tulajdonságai az oka annak, hogy ezek az állatok hosszú ideig képesek visszatartani a lélegzetüket a víz alatt.
Ezek közül az emlősbúvárok közül sokan több mint egy órán át képesek visszatartani a lélegzetüket a víz alatt, míg a szárazföldi emlősök, például az emberek legfeljebb néhány percig képesek erre.
A tanulmányt vezető Liverpooli Egyetem tudósainak sikerült azonosítaniuk a myoglobin, egy vas- és oxigénmegkötő fehérje egyedi molekuláris jellemzőjét, amely az ámbráscetekben és más búvár emlősökben található. A felfedezésig nagyon keveset tudtak arról, hogy a molekula hogyan alkalmazkodik a búvárkodó tengeri emlősökben.
A kutatók a Manitobai Egyetemmel és az Alaszkai Egyetemmel együttműködve a búvár emlősök izmaiban magas koncentrációban találták meg a mioglobint, azt az anyagot, amelytől a hús vörösnek tűnik. Sőt, a mennyiség olyan magas volt az izomban, hogy az majdnem fekete színűnek tűnt.
Monachus schauinslandi (Hawaii szerzetesfóka) a víz alatt a Five Fathom Pinnacle-nél, Hawaiin. (Kent Backman via Wikimedia Commons)
Ez a felfedezés lehetővé tette a tudósok számára, hogy nyomon kövessék annak evolúcióját, hogy több mint 100 emlősfaj izmai – beleértve az ősi elődök fosszilis maradványait is – hogyan voltak képesek oxigént tárolni.
“Megvizsgáltuk a mioglobin felszínén lévő elektromos töltést, és azt találtuk, hogy az megnövekedett azoknál az emlősöknél, amelyek hosszú ideig tudtak a víz alatt merülni” – mondta Dr. Michael Berenbrink, a Liverpooli Egyetem munkatársa, aki a nemzetközi tudóscsoportot vezette. “Meglepődtünk, amikor ugyanazt a molekuláris jegyet láttuk a bálnáknál és a fókáknál, de a félvízi hódoknál, pézsmapatkányoknál, sőt még a vízi cickányoknál is.”
A mioglobin egyedi molekuláris jegyének feltérképezése az emlősök családfáján keresztül lehetővé tette a tudósok számára, hogy újraalkossák a mai búvár emlősök kihalt őseinek izom-oxigénraktárait. A kutatócsoport ezután megtalálta az első bizonyítékot a mai tengeri tehenek, hiraxok és elefántok közös kétéltű elődjére, amely 65 millió évvel ezelőtt élt a sekély afrikai vizekben.
Míg a tengeri emlősök, például a fókák, delfinek és bálnák hosszú ideig képesek a víz alatt maradni, az ember csak körülbelül egy percig képes erre. (gadgetboy32 via Flickr/Creative Commons)
“Tanulmányunk arra utal, hogy a mioglobin megnövekedett elektromos töltése az emlősöknél, amelyekben ez a fehérje nagy koncentrációban van jelen, elektro-taszítást okoz, mint két mágnes hasonló pólusai” – mondta Dr. Scott Mirceta, a kutatócsoport egyik tagja. “Ez megakadályozhatja, hogy a fehérjék összetapadjanak, és lehetővé teszi az oxigéntároló mioglobin sokkal magasabb koncentrációját ezeknek a búvároknak az izmaiban.”
A kutatók tanulmányai betekintést nyújthatnak számos emberi betegségbe, például az Alzheimer-kórba és a cukorbetegségbe, ugyanakkor segíthetnek a mesterséges vérpótlók kifejlesztésében is.
“Ez a felfedezés jól példázza a biológiai problémák molekuláris, fiziológiai és evolúciós megközelítéseinek kombinációját, és most először teszi lehetővé, hogy “húst” adjunk e rég kihalt búvárok csontjaira” – mondta Berenbrink.
Nézzen videót a felfedezésről (University of Liverpool/BBSRC)