An otter swims underwater the Detroit.DETROIT.DETROIT.DETROIT.DETROIT.DETROIT.DETROIT_HOLD_HOLD_HOLD_HOLD_HOLD_HOLD_HOLD_HOLD_HOLD_HONE ミシガン動物園 (Ellen Meiselman via Flickr/Creative Commons)
アザラシ、クジラ、イルカなどの海洋哺乳類の筋肉にある酸素結合タンパク質の特別な性質が、これらの動物が水中で長時間息を止められる理由であると、新しい研究により明らかにされました。
これらの哺乳類ダイバーの多くは、水中で1時間以上息を止めることができますが、人間のような陸上の哺乳類はせいぜい数分しかできません。
この研究を主導したリバプール大学の研究者たちは、マッコウクジラやその他の潜水哺乳類に見られる鉄および酸素結合タンパク質のミオグロビン特有の分子特性を特定することに成功しました。 この発見があるまで、この分子が潜水する海洋哺乳類にどのように適応しているかについてはほとんど知られていませんでした。
マニトバ大学およびアラスカ大学と共同で、肉を赤く見せる物質であるミオグロビンが、哺乳類の潜水士の筋肉に高濃度で存在することを発見しました。 実際、その量は筋肉の中で非常に多く、ほとんど黒く見えるほどでした。
Monachus schauinslandi (Hawaiian Monk Seal) underwater at Five Fathom Pinnacle, Hawaii. (Kent Backman via Wikimedia Commons）
この発見により、古代の先人の化石を含む100種以上の哺乳類の筋肉が、どのように酸素を貯蔵することができたのか、その進化の過程をたどることができました。
「ミオグロビンの表面の電荷を調べたところ、水中に長時間潜れる哺乳類で電荷が増えることがわかりました」と、国際科学者チームを率いたリバプール大学のマイケル・ベレンブリンク博士は語りました。 「クジラやアザラシだけでなく、半水生のビーバーやマスクラット、さらにはミズネズミにも同じ分子シグネチャーが見られたときには驚きました」
哺乳類家系全体にわたるミオグロビンのユニークな分子シグネチャーをマッピングすることによって、科学者たちは、今日の潜水哺乳類の絶滅した祖先に見られる筋肉酸素貯蔵量を再現することができました。
アザラシ、イルカ、クジラなどの海洋哺乳類は長時間水中にいることができますが、人間は1分ほどしかそうすることができません。 (gadgetboy32 via Flickr/Creative Commons)
「私たちの研究は、このタンパク質を高濃度に持つ哺乳類のミオグロビンの電荷の増加が、2つの磁石の似た極のように電気反動を引き起こすことを示唆しています」と研究チームのメンバーであるスコット ミルセータ博士は述べています。 「これは、タンパク質がくっつくのを防ぎ、ダイバーの筋肉中の酸素貯蔵ミオグロビンの濃度をはるかに高くするはずです」
研究者の研究は、アルツハイマー病や糖尿病などの多くの人間の病気に対する洞察を提供すると同時に、人工血液代替物の開発を支援することができます。