На самом деле он экономный, а не медленный

Ленивцы необычны: это самые медленно передвигающиеся млекопитающие на планете, у них также самый медленный обмен веществ, и они не поддерживают постоянную температуру тела. Теперь новое генетическое исследование выявило подсказки к тому, как у этих известных своей неторопливостью животных сформировался столь крайний низкоэнергетический образ жизни.

Международная группа исследователей провела всесторонний анализ двупалого ленивца (Choloepus didactylus), сравнив его с десятками других млекопитающих, включая родственных неполнозубых — муравьеда и броненосца.

Их анализ выявил несколько последовательностей ДНК, которые могут перемещаться или копировать себя в новые участки генома. Известные как транспозоны, или «прыгающие гены», они составляют важную часть истории о том, как эволюционировало животное.

В случае ленивца и его ветви на эволюционном древе свидетельства перемещений этих транспозонов прослеживаются более чем на 30 миллионов лет назад. Но особенно привлекло внимание исследователей то, что ряд этих генов был связан с митохондриями, которые работают как энергетические станции внутри клеток, и с другими генами, участвующими в обмене веществ.

Наши результаты позволяют предположить, что у ленивцев могли сформироваться генетические «резервные системы», которые помогают компенсировать их «расслабленные митохондрии» и поддерживать их уникальный образ жизни.

геномист по биоразнообразию Камила Маццони из Института исследований зоопарков и дикой природы имени Лейбница в Германии

Иными словами, низкие энергетические потребности клеток ленивца могли позволить мутациям накапливаться в их медлительных митохондриальных геномах. «Прыгающие гены» могут быть способом компенсации, создавая альтернативные генетические пути, чтобы организм продолжал работать. Но без дальнейших исследований этого нельзя будет узнать.

Примечательно, что несколько обнаруженных здесь генетических последовательностей сохранялись примерно 30 миллионов лет. Судя по всему, они возникли у общего предка современных ленивцев, но уже после того, как ленивцы разошлись с муравьедами и броненосцами.

У ленивцев самый медленный обмен веществ среди всех млекопитающих, но при этом они остаются здоровыми.

Маццони

Понимание того, как им это удается, может дать новые представления о том, как клетки эффективно управляют энергией.

Маццони

Возможность вести неторопливый образ жизни может быть главным преимуществом — и выводы этого исследования имеют значение и для здоровья человека.

Многие состояния у человека — включая диабет, возрастные нарушения, нейродегенерацию и истощение мышц — связаны с проблемами выработки энергии и работы митохондрий.

молекулярный биолог Педро Галанте из больницы «Сирио-Либанес» в Бразилии

Например, такие состояния, как ожирение, могут влиять на митохондрии, а нарушения в работе этих энергетических станций связывают с такими болезнями, как болезнь Паркинсона.

Идея в том, что если ДНК ленивца сможет показать, как сохранять здоровье млекопитающего даже тогда, когда оно работает не на полную мощность, это может дать способ защищать эти производящие энергию структуры в клетках человека.

Хотя необходимы дальнейшие исследования, клеточные линии ленивца могут стать естественной моделью для понимания того, как организмы справляются с низкоэнергетическими состояниями и что идет не так при болезни.

Галанте

В долгосрочной перспективе это может помочь исследованиям в области сохранения тканей, интенсивной терапии, старения, метаболических заболеваний и даже длительных космических полетов.

Галанте

Однако делать это нужно будет осторожно. Изменения в ДНК, вносимые «прыгающими генами», могут приводить у людей к таким заболеваниям, как рак, и это делает еще более удивительным то, что ленивцы обладают столь высокой устойчивостью к ним.

Следующие шаги — внимательнее изучить гены, которые работают по принципу «скопировать и вставить» и которые ленивцы сохраняли десятки миллионов лет, а также выяснить, что именно они делают биологически — особенно в отношении митохондрий и обмена веществ.

У этих удивительных существ в ходе эволюции появились особенности, которые в иных условиях могли бы считаться проблемными: обычно считается, что для выживания лучше быть быстрым, а не медленным. И часть объяснения этому можно найти прямо внутри ДНК ленивца.

По теме: ленивцы размером со слонов когда-то бродили по Америке, прежде чем внезапно исчезнуть.

Эволюция уже провела миллиарды экспериментов.

биоинформатик Марсела Улиано-Силва из Института Сенгера Wellcome в Великобритании

Изучая необычных животных, таких как ленивцы, мы иногда обнаруживаем биологические решения, которые у людей в ходе эволюции так и не возникли.

Марсела Улиано-Силва

Исследование опубликовано в журнале BMC Biology.

Источник