У бананової кажана є близький двоюрідний брат, вампір, який замість того, щоб схилятися до солодкого смаку нектару, як і перший, шукає металевий присмак крові. А для того, щоб їсти кров або нектар, потрібні генетичні адаптації.
У бананової кажана є близький двоюрідний брат, вампір, який замість того, щоб схилятися до солодкого смаку нектару, як і перший, шукає металевий присмак крові. А для того, щоб їсти кров або нектар, потрібні генетичні адаптації.
"Кожного разу, коли я це бачу, я думаю: цей кажан хоче бути колібрі", - каже Йоселін Гутьєррес, маючи на увазі бананову биту. Йоцелін не тільки посилається на той факт, що ця кажан, будучи ссавцем, літає, але - як колібрі - бананова кажан харчується виключно нектаром. "І у нього є пристосування для цього", - продовжує Йосс, пояснюючи мені: "у нього дуже витягнута морда і вона втратила кілька зубів".
З точки зору екстремальних дієт і пристосувань до них, кажани фарбуються самі. У бананової кажана є близький двоюрідний брат - вампір, який замість того, щоб схилятися до солодкого смаку нектару, шукає металевий присмак крові. А щоб просто з'їсти кров, вам також потрібні адаптації. Більше, коли предок обох їв комах.
І бананова кажан (Musonycteris harrisoni), і вампір (Desmodus rotundos) еволюційно дуже близькі; Вони входять до групи філостомідів або листоногих кажанів. Ці кузени походять від спільного предка, який жив близько 30 мільйонів років тому. «Одним із наших дослідницьких питань було саме це», - розповідає Йосс, розповідаючи про свій кандидатський проект: «які кроки необхідні для того, щоб у межах однієї групи кажанів вони переходили від поїдання комах до того, що вони стали нектароїдними чи фруктовими, або гематофагами? ". Якщо ви є тим, що їсте, ці кроки - велика зміна особистості.
"Як отримати всі необхідні поживні речовини для ссавця, який здатний літати лише через споживану кров?"
З фізіологічної точки зору, організм має два: або він виробляє власну їжу - як рослини та деякі бактерії - або споживає інші організми - або їх частини - для того, щоб виконувати всі свої функції. Дієтологи не брешуть, коли кажуть вам, що ваш раціон повинен бути збалансованим: цукру - вуглеводи -, жири - ліпіди - і білки потрібні організму для функціонування. Для комахоїдної кажана - як прабатька всіх філостомід - це не звучить настільки складно, нарешті комахи самі по собі є повноцінними організмами, їм повинно вистачати кожного з компонентів збалансованого харчування, щоб вижити.
Для вампіра справа інакша: як отримати всі необхідні поживні речовини для ссавця, який здатний літати лише через кров, яку він споживає? Нектаривори задають те саме питання. Підказки для відповіді на ці питання лежать у геномі кожного з цих видів. Якщо ДНК містить інструкції щодо створення організму, вона також включає інструкції щодо його підтримання. Весь біохімічний арсенал, необхідний для перетворення нектару або крові у всі інші продукти, повинен кодуватися в рамках подвійної спіралі. І Йоселін це знала.
"Ми розпочали з секвенування геному іншого некривоїдного кажана: Leptonycteris yerbabuenae, магі-кажана", - пояснює Йосс: "у моїй лабораторії був великий інтерес, оскільки вони вже працювали з еволюцією Магі". Усі нектароїдні кажани магі, вони отримують нектар лише з квітів магея, які еволюціонували, виробляючи нектар з достатньою кількістю енергії для підтримки кажана.
“У кажанів мікробіом кишечника відіграє незамінну роль у дотриманні збалансованого харчування. Це бактерії, які живуть у вашому кишечнику, зуміють зробити необхідну алхімію, щоб дати вам відсутні поживні речовини ".
Так з’явився весь проект. "Ми починали з того, що хотіли знати, як розвинулися нектариворі, але щоб повністю зрозуміти це, нам довелося розглянути адаптації та зміни раціону цілої групи кажанів", - пояснює Йоселін. На щастя, геном вампіра вже був секвенуваний (завдяки проекту, в якому брали участь інші групи мексиканських дослідників), тому Йоселін та її колеги секвенували геном магі-кажана та чотирьох інших кажанів: комахоїдне - як і предок-, плодожерне, та ще два нектароїдні - серед них бананова кажан.
"Ми спочатку розглянули загальні адаптації, ми хотіли побачити загальну картину, перш ніж вдаватися до деталей", - говорить Йосс. Результати їх аналізу Йоссом та його колегами, опубліковані 6 червня в журналі GigaScience, показують дві важливі адаптації. Перший щодо метаболізму кажанів. Знову ж таки, це єдині ссавці, які літають, а це означає, що їх обмін речовин повинен бути дуже швидким та ефективним, і, як наслідок, кажани дуже окислюються. Це не означає, що вода шкодить їм, але зазвичай, коли ми маємо на увазі метаболізм, який спалює енергію, він фактично здійснює процес окислення на внутрішньоклітинному рівні. Будь-який надлишок є небезпекою, в цьому випадку занадто велике окислення призводить до пошкодження ДНК. І є загальновідома істина, що будь-який організм з надмірним окисленням повинен адаптуватися, щоб захистити свою ДНК. Ця перша адаптація робить саме це і набуває форми декількох дублювань в генах для відновлення ДНК, за допомогою яких кажани прагнуть протидіяти будь-яким пошкодженням, спричиненим усім окисленням, щоб мати змогу літати.
Друга адаптація йде паралельно з тим, чому кажани були новинами цього року. "Кажани є резервуаром для багатьох хвороб", - каже Йоселін. Хоча більшість із них не впливає на людей, вони можуть впливати і на самих кажанів, тому їх геном містить інструкції щодо створення дуже ефективної та розгалуженої імунної системи, яка включає каталог майже всіх цих захворювань.
Коли Йоселін та її колеги з Лабораторії молекулярної еволюції Інституту екології УНАМ - під керівництвом цього проекту доктором Луїсом Егіарте - зосередилися на геномі вампірів, вони, крім згаданих вище адаптацій, виявили й інші унікальні до цього виду. Один з них полягає в тому, що вони мають велику кількість антикоагулянтів. Якщо будь-яка істота з кров’ю у жилах вже боїться згустків, істота, яка харчується багряною рідиною, повинна боятися їх ще більше, оскільки вона повинна боротися з коагулянтами, що утворюються жертвою, коли її кусає. Ось чому гени, призначені для запобігання згортанню крові, перебувають під сильним відбором.
Daniel_Zamora, Lyerbabuenae Daniel_Zamora, Lyerbabuenae 2
"Його дослідження показало нам, як після мільйонів років вживання одних і тих самих речовин організми адаптуються, змінюють свій метаболізм і гени, щоб залишатися здоровими навіть при дуже спеціалізованих дієтах".
Ще однією унікальною адаптацією вампірів є метаболічний шлях для дуже ефективного видалення металів. "Кров дуже солона", - каже мені Йоцелін: "і в цих солях є кілька металів, які в надлишку були б смертельними для вампіра, і тому він повинен їх відкинути".
Але у кажанів під крилом є ще один туз. Деякі необхідні їм поживні речовини, такі як деякі вітаміни, не містяться в достатній кількості в крові, яку вони споживають, і - як показує їх геномний аналіз - вони не в змозі самостійно їх виготовити. Еволюційний фокус, до якого вони вдаються, полягає в тому, що хтось інший робить це за них. У кажанів мікробіом кишечника відіграє важливу роль у підтримці збалансованого харчування. Саме бактерії, що живуть у вашому кишечнику, встигають зробити необхідну алхімію, щоб дати вам відсутні нутрієнти. Це було доведено попередніми дослідженнями Йоселін та її колег.
Якщо це робили кровожери, які хитрощі приховували нектароїдні? У геномах трьох видів кажанів, які відвідують квіти агави та магея, Йосс та його колеги знайшли метаболічний еквівалент книги з тисячею та одним способом приготування з цукром. І полягає в тому, що нектар і пилок - це майже виключно вуглеводи. Їх біохімічний арсенал складається з дуже розгалуженої мережі ферментів, які виконують цирк, мотузку та окислення для регуляції інсуліну, будують амінокислоти, виробляючи білки з пилку, та ревниво охороняють кілька знайдених ними ліпідів.
На додаток до турботи про ці пункти, метаболізм некривоїдних кажанів повинен бути постійно доступною енергія. «Ці кажани, - пояснює мені Йоселін, - поділяють ще одну характеристику з колібрі, і це пурхаючий політ, той, який вони роблять, коли годують; цей рейс витрачає багато енергії ”. Близько 70% енергії, яку споживають ці кажани, присвячується виключно польоту, хоча, хоча це і не такий високий відсоток, як у колібрі (90%), він набагато вищий, ніж у інших ссавців. Наприклад: високопродуктивні люди-спортсмени витрачають на вправи близько 30% загальної енергії, що витрачається.
Йоселін Гутьєррес продовжуватиме вивчати кажанів - і колібрі також - під тією ж передумовою: ви є тим, що їсте. Його дослідження показало нам, як після мільйонів років вживання одних і тих же речовин організми пристосовуються, змінюють свій метаболізм і гени, щоб залишатися здоровими навіть за дуже спеціалізованих дієт. Їх біологічна ідентичність змінюється, і так, сибаритні смаки певних організмів можуть породжувати нові види. Тим часом я дякую своїм предкам за їхню всеїдність і можливість насолоджуватися такою кількістю кольорів, запахів та текстур кожного разу, коли я йду на ринок. EP