O vidră înoată sub apă în Detroit, Michigan Zoo (Ellen Meiselman via Flickr/Creative Commons)
Proprietățile speciale ale unei proteine care leagă oxigenul în mușchii mamiferelor marine, cum ar fi focile, balenele și delfinii, sunt motivul pentru care aceste animale își pot ține respirația sub apă pentru perioade lungi de timp, potrivit unui nou studiu.
Mulți dintre acești mamifere scafandri își pot ține respirația sub apă timp de peste o oră, în timp ce mamiferele terestre, cum ar fi oamenii, pot face acest lucru doar pentru cel mult câteva minute.
Cercetătorii de la Universitatea din Liverpool, care au condus studiul, au reușit să identifice o caracteristică moleculară unică a mioglobinei, o proteină care leagă fierul și oxigenul și care se găsește la balene și la alte mamifere care se scufundă. Până la această descoperire, se știau foarte puține lucruri despre modul în care această moleculă este adaptată la mamiferele marine care se scufundă.
Cercetătorii, în colaborare cu Universitatea din Manitoba și Universitatea din Alaska, au descoperit o concentrație ridicată de mioglobină, substanța care face ca carnea să arate roșie, în mușchii mamiferelor scufundătoare. De fapt, cantitatea era atât de mare în mușchi încât aproape că părea de culoare neagră.
Monachus schauinslandi (foca călugăr din Hawaii) sub apă la Five Fathom Pinnacle, Hawaii. (Kent Backman via Wikimedia Commons)
Această descoperire le-a permis oamenilor de știință să urmărească evoluția modului în care mușchii a peste 100 de specii de mamifere, inclusiv rămășițele fosile ale predecesorilor lor străvechi, au fost capabili să stocheze oxigenul.
„Am studiat sarcina electrică de la suprafața mioglobinei și am descoperit că aceasta a crescut la mamiferele care se pot scufunda sub apă pentru perioade lungi de timp”, a declarat Dr. Michael Berenbrink, de la Universitatea din Liverpool, care a condus echipa internațională de oameni de știință. „Am fost surprinși când am văzut aceeași semnătură moleculară la balene și foci, dar și la castori semi-acvatici, șobolani musculari și chiar la șobolani de apă.”
Cartografierea semnăturii moleculare unice a mioglobinei de-a lungul arborelui genealogic al mamiferelor le-a permis oamenilor de știință să recreeze depozitele de oxigen din mușchi găsite la strămoșii dispăruți ai mamiferelor scufundătoare de astăzi. Echipa a reușit apoi să găsească prima dovadă a existenței unui strămoș amfibiu comun al vacilor de mare moderne, al hienelor și al elefanților, care a trăit acum 65 de milioane de ani în apele africane de mică adâncime.
În timp ce mamiferele marine precum focile, delfinii și balenele pot sta sub apă pentru perioade lungi de timp, oamenii pot face acest lucru doar pentru aproximativ un minut sau mai mult. (gadgetboy32 via Flickr/Creative Commons)
„Studiul nostru sugerează că încărcătura electrică crescută a mioglobinei la mamiferele care au concentrații mari de această proteină provoacă electro-repulsie, precum polii similari a doi magneți”, a declarat Dr. Scott Mirceta, membru al echipei de cercetare. „Acest lucru ar trebui să împiedice ca proteinele să se lipească între ele și să permită concentrații mult mai mari de mioglobină care stochează oxigen în mușchii acestor scafandri.”
Studiile cercetătorilor ar putea oferi informații despre o serie de boli umane, cum ar fi Alzheimer și diabetul, ajutând în același timp la dezvoltarea unor înlocuitori artificiali ai sângelui.
„Această descoperire ilustrează puterea combinării abordărilor moleculare, fiziologice și evoluționiste ale problemelor biologice și, pentru prima dată, ne permite să punem „carne” pe oasele acestor scafandri dispăruți de mult timp”, a declarat Berenbrink.
Veziți un videoclip despre această descoperire (Universitatea din Liverpool/BBSRC)
.