Почему морские млекопитающие так долго могут находиться под водой

Новости

Подводные млекопитающие, такие как этот Галапагосский морской лев, развивали адаптацию, позволяющую им оставаться под водой в течение длительного периода времени Способность задерживать дыхание под водой на длительное время является уникальным морским достижением подводных млекопитающих, которое развивалось в течение миллионов лет. Подводные млекопитающие во время погружения, остановив дыхание, замедляют частоту сердечных сокращений и смещают кровоток от конечностей к мозгу, сердцу и мышцам.

Но чемпионы по подводному плаванию, такие как морские слоны, могут задерживать дыхание в течение примерно двух часов. «Было известно, что во время погружения они полагаются на внутренние запасы кислорода», - сообщил Майкл Беренбринк, зоолог из Ливерпульского университета (Англия), который специализируется на функциях животных. Но в организмах этих животных происходит что-то еще, о чем исследователи не догадывались до сих пор.

Итак, что нового? В исследовании, опубликованном 13 июня в журнале Science (Наука) сообщается, что подводные млекопитающие, включая китов, тюленей, выдр, даже бобров и ондатр, положительно заряжают в мускулатуре кислород-связывающие белки, называемых миоглобином (мышечным гемоглобином).

Эта положительная характеристика позволяет животным сохранять намного больше мышечного гемоглобина в своём теле, чем у других млекопитающих, таких как человек, и дает возможность погружаться млекопитающим, удерживая больший запас кислорода, который можно потреблять, находясь под водой.

Почему это так важно? Объединение очень большого количества белков вместе может иметь последствия, объяснил Беренбринк, соавтор исследования, потому что они образуют комок, находясь слишком близко друг от друга. «Это может вызвать серьезные заболевания", добавил он. У человека могут быть такие заболевания, как диабет и болезнь Альцгеймера.

Но миоглобина в десять раз больше концентрируется в мышцах подводных млекопитающих, чем в мышцах человека, сообщил Беренбринк. Так как заряды отталкиваются друг друга, то это все равно, что думать о попытке соединить стороны двух магнитов с одинаковым зарядом, соответственно положительно заряженный миоглобин удерживает белки от прилипания друг к другу.

Что это значит? Беренбринк и его коллеги обнаружили эти положительные заряды в мышечным гемоглобине у всех исследованных морских млекопитающих, хотя у некоторых положительные заряды были сильнее, чем у других.

Это исследование дает хороший пример конвергентной эволюции, где разные виды, живущие в аналогичных условиях, развиваются по одной и той же схеме, исходя из общей проблемы, написал биолог Рэндалл Дэвис, изучающий физиологию и поведение морских птиц и млекопитающих в Техасском университете в Галвестоне.

«Это проливает свет на происхождение миоглобина и его роль в продлении задержки дыхания у подводных млекопитающих», сказал Дэвис, который не принимал участия в исследовании. «Здесь возникают некоторые противоречия, но в то же время я думаю, что это будет стимулировать дополнительные исследования, которым я был бы очень рад», сказал Джерри Кооймен, физиолог животных Океанографического института имени Скриппса в Сан-Диего, который также не принимал участия в исследовании.

Что дальше? Беренбринк собирается исследовать миоглобин в организме людей, общество которых связано с постоянным и длительным погружением под воду, чтобы увидеть, если ли аналогичные изменения в их кислород-связывающем белке. "В мире есть этнические группы населения, которые стали заниматься подводным плаванием, чтобы получать пищу. Некоторые из этих людей могут оставаться под водой в течение очень долгого времени", сказал он.