Биологи рассказали о выгоде слепоты
Шведские ученые сравнили утратившую зрение рыбу из глубоких пещер Мексики с ее зрячими родственниками из приповерхностных вод и выяснили, что слепота экономит животному от 5 до 15 процентов общих энергозатрат. Отказ от зрения позволил компенсировать дефицит ресурсов в экстремальных условиях, утверждают авторы статьи в журнале Science Advances. Коротко об исследовании сообщает CNET.
Ученые работали с особями из популяции незрячих мексиканских тетр (Astyanax mexicanus), ориентирующихся в темноте с помощью боковой линии (та очень чувствительна к вибрациям воды). Больше всего внимания зоологи уделили участкам мозга, которые управляют зрением у тетр, а также расчетам расходов кислорода, связанных с работой глаз. Оказалось, что утрата зрения (глаз и зрительной коры головного мозга) сберегла рыбам от 5 до 15 процентов энергетических расходов (в зависимости от возраста особи).
Это открытие привело ученых к мысли о том, что зрение является крайне энергоемким способом восприятия, и многим животным пришлось сильно подавить развитие и ограничить функции обоняния и слуха (и других функций организма), чтобы позволить себе глаза и крупный участок мозга, обрабатывающий визуальную информацию.
Мексиканская тетра известна своей слепой пещерной формой, которая относится к одному виду со зрячей. В момент рождения пещерная тетра имеет глаза, однако с возрастом они зарастают кожей, а потом полностью исчезают. В 2014 году ученые также выяснили, что для экономии энергии рыбы отказались не только от зрения, но и от суточных ритмов («биологических часов»).
А еще необычная рыба, обитающая в Мексике, может помочь найти объяснение, почему некоторые люди склонны к перееданию и, как следствие, ожирению. Исследователи из США выяснили, что мексиканская пещерная рыба генетически запрограммирована иметь впечатляющий аппетит таким же образом, как и тучные люди с наследственным ожирением.
Слепые рыбы-альбиносы мексиканские тетры (Astyanax mexicanus) обитают в отдалённых пещерах на северо-востоке Мексики, где пища появляется примерно один раз в год — как правило, её приносят наводнения.
За сотни тысяч лет пещерные рыбы приспособились к темноте, избавившись от глаз (у большинства особей они в принципе отсутствуют как орган), а также научившись противостоять голоду обжорством во времена изобилия. Именно жадность в такие периоды и позволяет рыбе выжить в суровых условиях длительного голодания, сообщают учёные.
Понимание того, как эти существа эволюционировали, чтобы оставаться упитанными всегда, поможет экспертам выяснить, почему некоторые люди страдают ожирением.
«Все мы знаем, что у каждого человека свой метаболизм, и каждому необходимо различное количество пищи для того, чтобы набрать вес, – рассказывает профессор Клиффорд Тэбин (Clifford Tabin), ведущий автор исследования из Гарвардской медицинской школы. – Работа с пещерными рыбами показывает, как и почему в естественной среде обитания развился особенный метаболизм. Некоторые из механизмов, обуславливающих работу организма рыб, можно использовать для понимания человеческого метаболизма и здоровья».
Как и у людей с наследственным ожирением, у большинства мексиканских тетр были обнаружены мутации в гене MC4R, который отвечает за регуляцию аппетита.
Ген регулирует выработку лептина — гормона, подавляющего аппетит и выработку инсулина в человеческом мозге. В лабораторных условиях мыши, лишённые MC4R, начали страдать ожирением и мучились постоянным голодом.
Испытания показали: после двух месяцев без пищи пещерные мексиканские тетры теряли в два раза меньше веса, чем другие особи того же вида, живущие над землёй и не обладающие этой необыкновенной мутацией. После трёх месяцев голода пещерные рыбы всё ещё были живы и здоровы, а вот их поверхностные собратья начали умирать.
«Пещерные рыбы очень, очень толстые, прямо-таки жирные по сравнению с живущими у поверхности собратьями, – комментирует соавтор исследования доктор Николас Ронер (Nicolas Rohner). – При этом ведут себя они достаточно активно, просто их метаболизм значительно замедлен».
Исследователи считают, что мутация в гене MC4R достаточно выгодна с точки зрения выживания: способность потреблять много калорий сразу, а потом долгое время хранить их в виде жира могла стать решающей.
Доктор Ронер отметил, что ещё до современной эпидемии ожирения люди как вид были очень толстыми. Однако это никак не объяснялось с точки зрения эволюции.
«Понимание того, как пещерные рыбы набирают вес, а затем медленно его сбрасывают, поможет нам в конечном итоге понять, как это делаем мы, – уверен учёный. – Видимо, именно наша эволюционная история виновата в том, что мы постоянно должны бороться с желанием поесть жирного или сладкого. Однако, используя пещерную рыбу в качестве модельной системы, в один прекрасный день мы найдём способ противостоять этому желанию».
Группа считает, что есть и другие гены, которые обуславливают неуёмный аппетит пещерной рыбы во времена изобилия, так как MC4R не может в полной мере объяснить это явление, а также необыкновенно жирную печень животного.
В настоящий момент исследовательская группа озадачена поиском других генетических мутаций, которые могут обуславливать взаимосвязь между ожирением и болезнями.
Научная статья Табина и его коллег была опубликована в журнале PNAS
В настоящее время известно о 29 различных популяций слепой формы мексиканской тетры, обитающих в трёх различных географических районах. Некоторые из этих популяций возникли независимо друг от друга, что говорит о том, что переход к пещерному образу жизни с утратой глаз у Мексиканской тетры происходил несколько раз.
