Ученые выяснили, что помогает жирафу справиться с проблемами высокого роста
Новое исследование, проведенное международной группой ученых, показало, что помогает жирафу справляться с проблемами, связанными с высоким ростом, 17 марта сообщает информационный портал Phys.org.
Исследователи из Копенгагенского университета и Северо-Западного политехнического университета в Китае изучили геном жирафа с целью выяснить, какие гены ответственны за уникальные биологические особенности этого животного, обладающего исключительными анатомией и набором эволюционных приспособлений.
Необычайный рост жирафа привел к длинному списку физиологических адаптаций. Например, кровяное давление жирафа в два раза выше, чем у человека и большинства других млекопитающих, что помогает животному обеспечить стабильное кровоснабжение высоко расположенной головы.
Ученые задались вопросом, как жирафу удается избежать обычных побочных эффектов высокого кровяного давления, таких как серьезное повреждение сердечно-сосудистой системы или инсульт.
Команда исследователей обнаружила особый ген, известный как FGFRL1, который у жирафа претерпел множество изменений по сравнению со всеми другими животными. Используя сложные методы редактирования генов, ученые ввели специфические для жирафов мутации FGFRL1 лабораторным мышам. Получившиеся «мыши-жирафы» отличались от нормальных мышей по двум важным характеристикам: они меньше страдали сердечно-сосудистыми и внутренними повреждениями при лечении препаратом, повышающим кровяное давление, и их кости становились более компактными и плотными.
«Оба эти изменения напрямую связаны с уникальными физиологическими особенностями жирафа — он справляется с высоким кровяным давлением и поддерживает компактные и крепкие кости, несмотря на то, что они растут быстрее, чем у любого другого млекопитающего, чтобы сформировать удлиненную шею и ноги», — сообщил один из авторов исследования, Расмус Хеллер из факультета биологии Копенгагенского университета.
Ученые обращают внимание еще и на тот факт, что для жирафа простое вставание — длительная и неудобная процедура, не говоря уже о том, чтобы встать и убежать от свирепого хищника. Жирафы приспособились к этому оригинально: они спят гораздо меньше времени, чем большинство других млекопитающих.
Хеллер уточнил: «Мы обнаружили, что ключевые гены, регулирующие циркадные ритмы и сон, у жирафов находились под сильным отбором, что, возможно, позволяло жирафу иметь более прерывистый цикл сна и бодрствования, чем у других млекопитающих».
«Жирафы в целом очень бдительны и используют свое преимущество в росте и прекрасное зрение, чтобы сканировать горизонт», — добавил Хеллер.
Эти открытия дают представление об основных способах эволюции. Двойные эффекты гена FGFRL1 показывают, что один ген может влиять на несколько различных аспектов фенотипа — так называемая эволюционная плейотропия, то есть множественное действие одного гена. Плейотропия особенно актуальна для объяснения необычно больших фенотипических изменений, потому что такие изменения часто требуют, чтобы набор признаков был изменен в течение короткого эволюционного времени.
По мнению ученых, плейотропия могла бы дать одно из решений загадки того, как эволюция смогла достичь множества взаимозависимых изменений, необходимых для формирования такого экстремального животного как жираф. Кроме того, исследования данного гена могут помочь в изучении сердечно-сосудистых заболеваний человека.
«Эти результаты демонстрируют, что животные являются интересными моделями не только для понимания основных принципов эволюции, но и для того, чтобы помочь нам понять, какие гены влияют на некоторые из фенотипов, которые нам действительно интересны, например, связанных с болезнями», — заявил Цян Цю, один из авторов исследования, ученый из Северо-Западного политехнического университета Китая.
