Ленивцы признаны самыми медлительными млекопитающими на планете. Они обитают в густых тропических лесах, ведут скрытный образ жизни и перемещаются по веткам в исключительно медленно. Биологи давно установили, что эти существа обладают самым низким уровнем обмена веществ среди всех млекопитающих — зачастую он в два раза ниже нормы, ожидаемой для их размеров тела.
Почему ленивцы такие медлительные? Это заложено в ДНК
Ученые впервые секвенировали геном двупалого ленивца, чтобы раскрыть генетические причины его феноменально медленного метаболизма. Международная группа исследователей обнаружила в ДНК животного особые активные «прыгающие гены». Эти структуры, закрепившиеся в процессе эволюции миллионы лет назад, напрямую связаны с работой митохондрий и могут стать ключом к лечению многих возрастных болезней человека.
Ленивец. Choloepus didactylus. Public Domain
Удивительные пловцы. Современные древесные ленивцы кажутся совершенно беспомощными на земле, однако они сохранили неожиданные способности и имеют поразительное эволюционное прошлое. Несмотря на свою легендарную медлительность в кронах деревьев, ленивцы являются удивительно сильными пловцами и способны преодолевать огромные водные дистанции в поисках партнеров для спаривания. Их далекие вымершие предки, обитавшие на планете миллионы лет назад, и вовсе жили на земле и достигали гигантских размеров. Некоторые виды древних наземных ленивцев были размером с современного слона.
Ленивцы — отличные пловцы.
Чтобы максимально сохранять энергию, они способны не только замедлять движения, но и изменять регуляцию температуры собственного тела, позволяя ей колебаться вместе с окружающей средой в пределах пяти градусов. Долгое время точные биологические механизмы такой экономии оставались загадкой, однако исследование международной команды ученых позволило заглянуть внутрь генетического кода этих удивительных созданий. Работа опубликована в журнале BMC Biology.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Авторы работы применили методы сравнительной геномики, сопоставив ДНК двупалого ленивца (Choloepus didactylus) с ДНК других родственных млекопитающих, включая муравьеда и броненосца. Анализ показал, что геном ленивца содержит уникальные активные транспозоны, или «прыгающие гены», способные менять свое положение в цепочке ДНК. У человека подобные элементы обычно разрушены и неактивны, но у ленивцев они стабильно копируются. Генетики выяснили, что эти участки появились у общего предка современных видов около 30 миллионов лет назад и с тех пор бережно сохранялись эволюцией.
Генетический щит и польза для человека
Самым удивительным открытием стало то, что большинство обнаруженных «прыгающих генов» тесно связаны с митохондриями — клеточными энергетическими станциями — и метаболическими путями. Авторы работы убеждены, что именно эти специфические участки ДНК определяют адаптацию животных к среде и отвечают за развитие их сверхмедленного обмена веществ. Дальнейшие лабораторные эксперименты на клеточных линиях ленивцев помогут подтвердить функции этих генов. В перспективе это может подсказать решения для борьбы с метаболическими расстройствами у людей.
Ленивец. Choloepus didactylus.
Соавтор исследования, доктор Камила Маццони отметила: «У ленивцев самый медленный метаболизм среди всех млекопитающих, но при этом они остаются здоровыми. Понимание того, как они этого добиваются, может открыть новые горизонты в изучении эффективного управления энергией в клетках. Наши результаты показывают, что у ленивцев могли развиться генетические "резервные системы", которые помогают компенсировать их "расслабленные митохондрии" и поддерживают их уникальный образ жизни».
Ученые полагают, что линии клеток ленивца станут прекрасной естественной моделью для изучения старения, диабета, мышечной дистрофии и нейродегенеративных заболеваний человека, связанных с нарушениями выработки энергии. В долгосрочной перспективе эти данные могут найти применение в медицине критических состояний, технологиях консервации тканей и даже при планировании длительных космических полетов.