Вчені вивчили властивості гемоглобіну крокодилів, які дозволяють їм залишатися під водою протягом тривалого часу. Про це йдеться у статті, опублікованій у журналі Current Biology.
Крокодили славляться своєю здатністю полювати із засідки. Вони чекають на видобуток під водою, потім раптово вистрибують, піднімаються над поверхнею і хапають тварину зубами. Але крокодили дихають і можуть пірнати лише затримуючи дихання. Завдяки особливому типу гемоглобіну в крові рептилія може сидіти кілька годин без дихання.
Джей Сторц з Університету Небраски-Лінкольна та його колеги хотіли з’ясувати, як саме крокодили, єдині з усіх щелепних хребетних, розвинули цю особливість. Гемоглобін зв’язує кисень у легенях, а потім вивільняє його у тканинах. У більшості хребетних здатність гемоглобіну зв’язувати та накопичувати кисень визначається фосфорорганічними сполуками, які зв’язуються з гемоглобіном та змушують його виділяти газ. Однак у крокодилів замість фосфату для цього використовується бікарбонат, який утворюється при розщепленні вуглекислого газу. Оскільки тканини виробляють багато вуглекислого газу, вони також побічно виробляють багато бікарбонату, який, у свою чергу, «запускає» гемоглобін для доставки кисню до тканин, які потребують його найбільше.
Щоб з’ясувати, як така система могла розвинутись у ході еволюції, автори вирішили вивчити три типи відновленого гемоглобіну: далекого предка крокодилів (архозаврів) 240 мільйонів років тому, останнього спільного предка всіх птахів та спільного предка сучасних крокодилів 80 мільйонів років тому. Виявляється, тільки гемоглобін безпосереднього предка крокодилів не пов’язує фосфат і чутливий до бікарбонату. Потім учені почали додавати в гемоглобін архозавра мутації, характерні для крокодилів. Зрештою, автори визначили, які мутації робили гемоглобін архозавра більш схожим на гемоглобін сучасних крокодилів.
Виявилося, що еволюційні зміни реакції гемоглобіну на бікарбонати і фосфати були викликані різними мутаціями, і що посилення одного механізму не залежало. від втрати іншого. Іншими словами, активація чутливості до бікарбонату та деактивація чутливості до фосфату відбувалися окремо.
Учені дійшли висновку, що комбінація мутацій може призвести до функціональних змін, які перевищують суму окремих ефектів. У багатьох відношеннях мутація, яка сама по собі не має функціонального ефекту, може відчинити двері для інших мутацій з очевидними та прямими наслідками.
