24.06.2013

Предки слонов и кротов жили в воде

В 1959 году британский химик Джон Кендрю выяснил структуру мышечного белка миоглобина и спустя три года получил за это открытие Нобелевскую премию. Прошло полвека, но этот белок продолжает оставаться предметом активного изучения и раскрывать порой неожиданные секреты. В недавнем номере журнала Science биологи из Великобритании, США и Канады рассказали об особенностях миоглобина у китообразных и о том, сколько времени проводили под водой предки некоторых современных млекопитающих.

Миоглобин – кислород-связывающий белок, который можно найти в мышцах всех млекопитающих, он придает красный цвет мышцам за счет содержащегося в нем железа. У водных животных в целом больше миоглобина, чем у наземных. У кашалота, например, концентрация этого белка в мышцах одна из самых высоких, там запасается очень много кислорода, и поэтому он может по полтора часа не выныривать на поверхность, пишет National Geographic.

Как показало новое исследование, не только благодаря огромному количеству миоглобина водные млекопитающие могут долго находиться под водой. Дело еще в том, что поверхности этих белков несут у этих животных избыточный положительный заряд, из-за которого молекулы отталкиваются друг от друга. Это обеспечивает неслипание миоглобина в столь огромных концентрациях – в противном случае он превращался бы в нефункциональные белковые массы.

Подобные хорошо заряженные миоглобины присутствуют в мышцах многих водных животных – тюленей, моржей, бобров, ондатр. У тех, что меньше времени проводят в воде, – например, у болотной бурозубки и кротов-звездорылов – миоглобины несут меньший заряд, чем у водных, но все равно больший, чем у полностью наземных млекопитающих. Высокогорные и подземные виды, по идее, тоже нуждаются в кислороде, однако у их миоглобинов нет такого высокого заряда, как у ныряльщиков. Таким образом, положительно заряженный миоглобин может служить индикатором водного образа жизни.

Кроме того, ученым удалось реконструировать молекулы миоглобинов, которые были у предков современных китообразных. Зная структуру древних миоглобинов, их аминокислотный состав, можно прикинуть, сильно ли они были заряжены и сколько времени могли проводить под водой их обладатели. Выяснилось, что, например, пакицет – наземный предок наших китов, живший в Пакистане в раннем эоцене, – мог позволить себе понырять не больше полутора минут. А огромный позднеэоценовый базилозавр погружался на 17 минут максимум. Ископаемые останки могут намекнуть, что животное вело водный образ жизни, но новый подход позволяет это подтвердить и даже оценить нырятельные способности!

Но и этим биологи не ограничились – они восстановили миоглобины для предков некоторых наземных животных. Результат оказался удивительным: современные слоны, даманы, кроты и ехидны происходят от животных, чьи миоглобины были неплохо так заряжены! Что интересно, в одной из недавних статей высказано предположение, основанное на ископаемых костях, что предки ехидн были пловцами. Другие палеонтологи выдвигали гипотезы о водных предках слонов и кротов. Таким образом, миоглобин просто повторяет историю, которую начали рассказывать кости.

Мы не представляем, как выглядел общий предок слонов, даманов, ламантинов и моржей – у нас нет его костей. Но есть малюсенькая молекула, благодаря которой мы можем уверенно говорить о том, что его мышцы были приспособлены для ныряния.

Источники:

1. polit.ru