Змеи могут обходиться без еды неделями, а иногда и месяцами, оставаясь при этом активными и жизнеспособными. Долгое время это считалось одной из самых загадочных особенностей их биологии. Теперь учёные приблизились к объяснению этого явления, поскольку обнаружили неожиданный генетический механизм, лежащий в основе экстремального голодания. Об этом сообщается в журнале Royal Society Open Biology.
Потерян «гормон голода»
Международная группа исследователей обнаружила, что у змей отсутствуют гены, ответственные за выработку грелина — гормона, который регулирует аппетит, пищеварение и накопление жира у большинства позвоночных. Этот гормон широко распространен в животном мире: он обнаружен у рыб, земноводных, птиц и млекопитающих. Однако анализ показал, что змеи утратили способность его синтезировать.
Ученые обнаружили аналогичную особенность у хамелеонов и группы пустынных ящериц, известных как падагамы, которые также могут подолгу обходиться без еды. Это совпадение предполагает, что подавление грелина может быть важной адаптацией к длительным периодам голодания и связано с более широкими процессами метаболической эволюции.
«Я отдаю должное исследователям за то, что они изучили данные, которые были перед всеми нами, включая меня», — сказал специалист по геномике из Техасского университета в Арлингтоне. Тодд Кастокто не участвовал в работе.
Почему отсутствие грелина необычно
Когда почти тридцать лет назад был открыт грелин, его считали потенциальной мишенью для борьбы с ожирением. Со временем стало ясно, что его роль гораздо сложнее: он участвует в тонкой гормональной сети, регулирующей энергетический баланс.
Вот почему потеря грелина кажется столь необычной у целых групп позвоночных. По мнению Касто, тот факт, что рептилии неоднократно «отказывались» от этого гормона в ходе эволюции, поистине примечателен.
Генетический анализ рептилий
В новом исследовании биолог-эволюционист Руи Ресенде Пинто из Университета Порту и его коллеги сосредоточились на видах, способных к длительному голоданию. Ученые проанализировали геномы 112 видов рептилий. У змей, хамелеонов и лягушек-драконов гены грелина либо полностью отсутствовали, либо были настолько повреждены мутациями, что больше не могли выполнять свою функцию.
При этом степень «разрушения» генов различалась между семействами змей. Их еще можно было различить у удавов и питонов, а вот у гадюк, кобр и их сородичей практически не осталось.
«У нас есть фрагменты, небольшие кусочки последовательности», — сказал Пинто.
Еще один потерянный элемент
Исследователи также изучили фермент MBOAT4, который необходим для активации грелина. Оказалось, что он отсутствует и у тех же групп рептилий. Это укрепило вывод о том, что потеря гормона и связанного с ним фермента была частью глубокой метаболической реструктуризации.
По мнению авторов, такая адаптация могла бы помочь засадным хищникам перейти на режим нечастого, но обильного питания.
Резервная энергия
Обычно грелин помогает преобразовывать жир в энергию в периоды голодания. Без этого рептилии, скорее всего, лучше сохранят жировые запасы и могут оставаться в состоянии крайне низкой активности от нескольких месяцев до года. Отсутствие постоянных сигналов голода также снижает необходимость поиска пищи, что экономит энергию.
Способность сохранять неподвижность в течение длительного времени представляется эволюционным преимуществом в условиях неустойчивого доступа к добыче и отражает то, как закрепились фундаментальные особенности эволюционного строения тела у разных животных.
Значение для других видов
Это не первый случай, когда змеи, хамелеоны и драконы имеют необычные метаболические характеристики. В 2009 году Касто и его коллеги описали чрезвычайно редкие мутации в митохондриях этих рептилий. Понимание того, как они перерабатывают пищу и жиры без грелина, может пролить свет на то, как этот гормон работает у других животных, включая людей. Касто подчеркивает, что фундаментальные исследования, которые когда-то казались чисто академическими, в прошлом привели к созданию современных лекарств.
Хотя практическое применение этих открытий неочевидно, они показывают, насколько разнообразными могут быть пути метаболической эволюции. История змей и их «отказа от голода» напоминает нам, что даже основные физиологические механизмы не универсальны для всех форм жизни.
