Банановият прилеп има своя близък братовчед, вампирският прилеп, който, вместо да се навежда към сладкия вкус на нектара, като първия, търси металния вкус на кръвта. А само за да се яде кръв или нектар, са необходими генетични адаптации.
Банановият прилеп има своя близък братовчед, вампирският прилеп, който, вместо да се навежда към сладкия вкус на нектара, като първия, търси металния вкус на кръвта. А само за да се яде кръв или нектар, са необходими генетични адаптации.
„Всеки път, когато го видя, си мисля: онзи прилеп иска да бъде колибри“, казва ми Йоселин Гутиерес, визирайки банановия прилеп. Йоселин не само се позовава на факта, че този прилеп, като бозайник, лети, но че - като колибри - банановият прилеп се храни изключително с нектар. „И той има адаптациите, за да го направи“, продължава Йос, като ми обяснява: „той има много удължена муцуна и е загубил няколко от зъбите си“.
По отношение на екстремните диети и приспособяването към тях, прилепите се боядисват. Банановият прилеп има своя близък братовчед, вампирският прилеп, който вместо да се навежда към сладкия вкус на нектар, търси металния вкус на кръвта. И за да ядете само кръв, имате нужда и от адаптации. Още, когато прародителят и на двамата ял насекоми.
И банановият прилеп (Musonycteris harrisoni), и вампирът (Desmodus rotundos) са еволюционно много близки; Те са част от групата на филостомидите или прилепите с носове. Тези братовчеди произхождат от общ прародител, живял преди около 30 милиона години. „Един от нашите изследователски въпроси беше точно това“, казва ми Йос, разказвайки за своя докторантски проект: „Какви стъпки са необходими, за да може, в рамките на една група прилепи, да се премине от ядене на насекоми до нектавоядни или плодови, или хематофаги? ”. Ако сте това, което ядете, тези стъпки са голяма промяна на идентичността.
„Как да получим всички необходими хранителни вещества за бозайник, който е в състояние да лети само през кръвта, която консумира?“
От физиологична гледна точка организмът има две: или сам произвежда храна - подобно на растения и някои бактерии - или консумира други организми - или части от тях, за да изпълнява всичките си функции. Диетолозите не лъжат, когато ви казват, че вашата диета трябва да бъде балансирана: захарите - въглехидрати -, мазнини - липиди - и протеините са необходими за функционирането на организма. За насекомояден прилеп - като прародител на всички филостомиди - това не звучи толкова сложно, накрая насекомите са пълноценни организми сами по себе си, те трябва да имат достатъчно от всеки от компонентите на балансирана диета, за да оцелеят.
За вампира нещата стоят по различен начин: как да набавим всички необходими хранителни вещества за бозайник, който е в състояние да лети само през кръвта, която консумира? Нектариворите задават същия въпрос. Указанията за отговор на тези въпроси се крият в генома на всеки от тези видове. Ако ДНК съдържа инструкциите за създаване на организъм, тя включва и инструкциите за поддържането му. Целият биохимичен арсенал, необходим за трансформиране на нектара или кръвта във всички други храни, трябва да бъде кодиран в двойната спирала. И Йоселин го знаеше.
„Започнахме с последователността на генома на друг нектариворен прилеп: Leptonycteris yerbabuenae, магическият прилеп“, Йос обяснява: „Имаше голям интерес към моята лаборатория, защото те вече бяха работили с еволюцията на Maguey“. Всички нектароядни прилепи са прилепи маги, те получават нектар само от цветята на магеи, които са се развили, за да направят нектар с достатъчно енергия, за да поддържат прилеп.
„При прилепите чревният микробиом играе незаменима роля за поддържането на балансирана диета. Бактериите, които живеят в червата ви, успяват да направят необходимата алхимия, за да ви дадат липсващите хранителни вещества. "
Така се получи целият проект. „Започнахме да искаме да знаем как еволюирала нектариворията, но за да я разберем напълно, трябваше да разгледаме адаптациите и диетичните промени на цялата тази група прилепи“, обяснява Йоселин. За щастие геномът на вампира вече беше секвениран (благодарение на проект, в който участваха други групи мексикански изследователи), така че Йоселин и нейните колеги секвенираха генома на прилепа маги и четири други прилепа: насекомоядно - като предшественика, плодоядно и двама други нектавоядни животни - сред тях на този на банановия бухал.
„Първо разгледахме общите адаптации, искахме да видим общата картина, преди да влезем в подробностите“, казва Йос. Резултатите от техния анализ на Йос и неговите сътрудници - публикувани на 6 юни в списание GigaScience - показват две важни адаптации. Първият по отношение на метаболизма на прилепите. Отново те са единствените бозайници, които летят, което означава, че техният метаболизъм трябва да бъде много бърз и ефективен и в резултат на това прилепите са много окислени. Това не означава, че водата ги боли, но че обикновено, когато говорим за метаболизъм, който изгаря енергия, той всъщност извършва процес на окисление на вътреклетъчно ниво. Всеки излишък е опасност, в този случай твърде многото окисление води до увреждане на ДНК. И е общоизвестна истина, че всеки организъм с прекомерно окисление трябва да се адаптира, за да защити своята ДНК. Тази първа адаптация прави точно това и е под формата на няколко дублирания в гени за възстановяване на ДНК, с които прилепите се стремят да противодействат на всякакви щети, генерирани от цялото окисление, генерирано, за да могат да летят.
Втората адаптация върви ръка за ръка с това, защо прилепите бяха в новините тази година. "Прилепите са резервоар за много болести", казва Йоселин. Въпреки че повечето от тях не засягат хората, те сами могат да повлияят на прилепите, така че техният геном съдържа инструкциите да имат много ефективна и обширна имунна система, която включва каталог на почти всички тези заболявания.
Когато Йоселин и нейните колеги от Лабораторията за молекулярна еволюция на Института по екология на UNAM - ръководени в този проект от д-р Луис Егиарте - се фокусират върху вампирския геном, те откриват, освен споменатите по-горе адаптации, и други, които са уникални към този вид. Едно от тях е, че имат голямо количество антикоагуланти. Ако някое същество с кръв във вените вече се страхува от съсиреци, същество, което се храни с пурпурната течност, трябва да се страхува от тях още повече, тъй като при ухапване трябва да се бори с коагулантите, генерирани от плячката си. Ето защо гените, предназначени за предотвратяване на съсирването, са подложени на силен подбор.
Daniel_Zamora, Lyerbabuenae Daniel_Zamora, Lyerbabuenae 2
"Неговото проучване ни показа как след милиони години ядене на едно и също нещо организмите се адаптират, променят метаболизма си и гените си, за да останат здрави дори с много специализирани диети."
Друга уникална адаптация на вампирите е метаболитният път за премахване на металите много ефективно. "Кръвта е много физиологична", казва ми Йоселин: "и в тези соли има няколко метала, които в излишък биха били смъртоносни за вампира и затова той трябва да ги изхвърли.".
Но прилепите имат и друг асо под крилото си. Няколко от хранителните вещества, от които се нуждаят, като някои витамини, не се намират в достатъчно количество в кръвта, която консумират и - както показва техният геномен анализ - те не са в състояние да ги направят сами. Еволюционният трик, към който те прибягват, е някой друг да го направи вместо тях. При прилепите чревният микробиом играе съществена роля за поддържането на балансирана диета. Именно бактериите, които живеят в червата ви, успяват да направят необходимата алхимия, за да ви дадат липсващите хранителни вещества. Това беше доказано от предишни изследвания на Йоселин и нейните колеги.
Ако това беше направено от кръвоядите, какви трикове криеха нектариворите? В геномите на трите вида прилепи, които посещават цветята на агаве и маги, Йос и колегите му откриват метаболитния еквивалент на книга от хиляда и един начин за готвене със захар. И е, че нектарът и прашецът са почти изключително въглехидрати. Техният биохимичен арсенал се състои от много обширна мрежа от ензими, които извършват цирк, въже и окисление, за да регулират инсулина, изграждат аминокиселини, за да произвеждат протеини от цветен прашец и ревниво пазят малкото липиди, които намерят.
Освен че се грижи за тези точки, метаболизмът на некроядните прилепи трябва да разполага с енергия по всяко време. „Тези прилепи“, обяснява ми Йоселин, „споделят друга характеристика с колибрите и това е висящият полет, този, който правят, когато се хранят; този полет използва много енергия ”. Около 70% от енергията, консумирана от тези прилепи, е посветена изключително на полет, което, макар и да не е толкова висок процент като този на колибри (90%), е много по-висок от този на други бозайници. Например: високоефективните човешки спортисти изразходват около 30% от общата си енергия, изразходвана за упражнения.
Йоселин Гутиерес ще продължи да изучава прилепи - и колибри също - при същата предпоставка: вие сте това, което ядете. Тяхното проучване ни показа как след милиони години ядене на едно и също нещо организмите се адаптират, променят метаболизма си и гените си, за да останат здрави дори с много специализирани диети. Тяхната биологична идентичност се променя и, да, сибаритните вкусове на определени организми могат да генерират нови видове. Междувременно благодаря на предците си за тяхната всеядност и възможността да се наслаждават на толкова много цветове, миризми и текстури всеки път, когато отида на пазар. EP