Вчені досліджували особливості крокодилячого гемоглобіну, які дозволяють йому довго сидіти під водою. Стаття про це опублікована в Current Biology.
Крокодили знамениті своєю здатністю полювати із засідки. Вони чекають жертву, перебуваючи під водою, після чого різко вистрибують вгору, злітають над поверхнею і хапають тварину зубами. Однак Крокодили дихають повітрям, і здатні пірнати лише затримуючи дихання. Завдяки наявності в крові гемоглобіну особливого типу Рептилія може просидіти без дихання протягом декількох годин.
Джей Сторц з Університету Небраски в Лінкольні і його колеги вирішили з’ясувати, яким саме чином Крокодили розвинули цю особливість, єдині з усіх щелепних хребетних. Гемоглобін зв’язується з киснем в легенях, після чого вивільняє його в тканинах. У більшості хребетних здатність гемоглобіну захоплювати і утримувати кисень визначається органічними фосфатами, які, приєднуючись до гемоглобіну, змушують його вивільняти газ. Але у крокодилів для цього замість фосфатів використовується бікарбонат, що утворюється при розпаді вуглекислого газу. Оскільки тканини виробляють багато вуглекислого газу, вони також опосередковано генерують багато бікарбонату, який, у свою чергу, «спонукає» гемоглобін розподіляти кисень по тканинах, які його найбільше потребують.
Щоб з’ясувати, як така система могла виникнути в ході еволюції, автори вирішили дослідити реконструйований гемоглобін трьох типів: далекого предка крокодилів (архозавра) віком 240 млн років, останнього спільного предка всіх птахів і загального предка сучасних крокодилів віком 80 млн років. З’ясувалося, що тільки гемоглобін прямого предка крокодилів не зв’язував фосфати і володів чутливістю до бікарбонату.
Далі вчені почали додавати гемоглобіну архозавра специфічні для крокодилів мутації. В результаті автори виявили, які мутації зробили гемоглобін архозавра більш схожим на гемоглобін сучасного крокодила.
Виявилося, що еволюційні зміни в реакції гемоглобіну на бікарбонати і фосфати були викликані різними наборами мутацій, і посилення одного механізму не залежало від втрати іншого. Іншими словами, включення чутливості до бікарбонату і відключення чутливості до фосфатів відбувалося окремо.
Вчені підсумовують, що поєднання мутацій може призвести до функціональних змін, які перевищують суму їх індивідуальних ефектів. Мутація, яка не виробляє жодного функціонального ефекту сама по собі, може безліччю способів відкрити шлях іншим мутаціям з очевидними і прямими наслідками.
