Skąd się bierze wielbłądzi garb?

Chiński wielbłąd dwugarbny - jeden ze zsekwencjonowanych osobników. /Przedruk za zgodą Macmillan Publishers Ltd.: Jirimutu et al., Nat Commun 3: 1202 ©2012

Wielbłąd dwugarbny to niezbędnik każdego azjatyckiego podróżnika, który chciałby się zaszyć na chińskich i mongolskich stepach (w ramach przypomnienia: jednogarbne dromadery występują w Afryce i na Półwyspie Arabskim). W związku z niezwykle nieprzyjaznymi warunkami panującymi w północnej Azji: zimnem i gorącem  (ta dwubiegunowość klimatu obecna jest na przykład na pustyni Gobi gdzie różnica temperatur pomiędzy dniem a nocą może wynosić nawet 90 stopni!), brakiem wody, a także brakiem pożywienia, wielbłądy muszą być oczywiście bardzo dobrze zaadaptowane.

Na okresy suszy wielbłądy przygotowują się magazynując w swoich garbach… Nie, nie wodę oczywiście, ale tłuszcz. Pomimo tego, że są zwierzeciem stałocieplnym, jak wszystkie ssaki, ich ciało może wytrzymywać wahanie (swojej) temperatury of 24 do 41 stopni Celsjusza. Poziom glukozy we krwi mają dwukrotnie wyższy niż inne zwierzęta z podrzędu przeżuwaczy, a pomimo tego, że w diecie mogą przyjmować olbrzymie ilości soli – jedząc jej osiem razy więcej niż krowy i owce – nie rozwija się u nich cukrzyca ani nadciśnienie.

ResearchBlogging.orgJak i kiedy w dziejach pojawiły się te adaptacje? Jak działają? I dlaczego? Na te pytania próbuje odpowiedzieć grupa badaczy chińskich i mongolskich w swojej dopiero co opublikowanej pracy w Nature Communications. W pracy tej naukowcy opisali genom wielbłąda dwugarbnego i dokonali analizy jego treści.

Chiński wielbłąd dwugarbny – jeden ze zsekwencjonowanych osobników. /Przedruk za zgodą Macmillan Publishers Ltd.: Jirimutu et al., Nat Commun 3: 1202 ©2012

Zsekwencjonowano genomy dwóch dwugarbnych wielbłądów: jednego z prowincji Ałtai w Mongolii i jednego z Chin (na zdjęciu powyżej). Statystyk i opisów sekwencjonowanie Wam oszczędzę, gdyż są niespecjalnie ciekawe. Co zaś pokazały analizy?

– 34% procent genomu wielbłąda stanowią tzw. powtórzone sekwencje DNA – czyli wielokrotnie kopiowane krótkie odcinki DNA, których funkcja do końca nie jest poznana, ale dzisiaj wiemy już, że ich rola w regulowaniu różnych procesów jest nie do przecenienia. Warto tu może dodać, że u ludzi ten rodzaj DNA stanowi ponad połowę genomu, a u wielbłądowi bliższych koni i krów odpowiednio – 46 i 48%. Za to u myszy i psa jest to prawie tyle samo co u wielbłąda. Ot, bliżej garbatemu Ty Draniowi do psa niż do konia.

– Badaczom udało się adnotować (wskazać, w którym miejscu w wielbłądzim genomie się znadują) prawie 21 tysięcy genów. Największą rodziną białek są receptory sprzężone z bialkami G, o których więcej (znacznie więcej) pisałem w zeszłym miesiącu, gdy dwóch Kobilka i Lefkowitz byli wyróżniani Noblem z chemii (a rozmijał sie z nim Krzysztof Palczewski).

– Dalsza analiza genomu pozwoliła ustalić stopień pokrewieństwa wielbłąda z kilkoma innymi zwierzętami. Gdzie na tej skali znadujemy się my i kiedy ewolucyjne drogi ludzi i wielbłądów się rozeszły, możecie sami ocenić na ilustracji poniżej. Jak widać bylo to w okolicach 100 milionów lat temu i warto może dodać, że ani my, ani wielbłądy nie wyglądaliśmy wówczas ani trochę jak teraz.

Drzewo genealogiczne wielbłąda – od nas dzielą go miliony… /Przedruk za zgodą Macmillan Publishers Ltd.: Jirimutu et al., Nat Commun 3: 1202 ©2012

– Autorzy przeanalizowali też genom pod kątem genów szybko ewoluujących. Istnieją metody matematyczne, które pozwalają określić, które geny w genomie danego organizmu zmieniały się szybciej niż inne. No i trochę bez zaskoczenia okazuje się, że u wielbłądów są to geny związane z metabolizmem cukrów i lipidów i szlakami sygnalizacyjnymi kontrolującymi ten metabolizm. Spodziewać się tego należało w świetle tego, jak ważną rolę dla adaptacji wielbłądów odgrywa właśnie magazynowanie tłuszczów.

– W następnej kolejności badacze przyjrzeli się wysokiej zawartości glukozy w wielbłądziej krwi. Jest to aspekt ciekawy, gdyż wielbłądy mają jej we krwi dwukrotnie więcej niż ich przeżuwający krewni, a tłumaczy się to duża odpornością wielbłądów na działanie insuliny. To ostatnie dało prawdopodobnie początek azjatyckim wierzeniom, że częste picie wielbłądziego mleka może zapobiegać cukrzycy (które to wierzenie znajduje niejakie potwierdzenie w niedawnych badaniach). Naukowcy odkryli, przyglądając się bliżej strukturze genów powiązanych z procesami przetwarzania glukozy w organizmie, że dwa z nich, pełniące skądinąd kluczową rolę w tych procesach, przeszły draamtyczne zmiany w wielbłądach w stosunku do ich krewnych. Ta ewolucja genów odpowiedzialnych za pobieranie i przyswajanie glukozy może tłumaczyć zmianę w odpowiedzi organizmu wielbłądów na insulinę.

– Na podobnej zasadzie zerknięto okiem na gen kodujący białka odpowiedzialne za zwrotne wchłanianie wody w nerkach. Okazało się, że gen ten występuje w większej niż zazwyczaj liczbie kopii, co oznacza, że prawdopodobnie mają wielbłądy tych białek więcej. Nie muszę chyba wyjaśniać, jak korzystny jest efektywny odzysk wody w nerkach w chwili, gdy żyje się głównie na pustyni, a większość cieczy pochodzi z żylastych kaktusów.

Tyle by było ciekawostek w tej pracy. Jeśli miałbym jakieś zastrzeżenia, to takie, które towarzyszą w dniu dzisiejszym niestety większości prac opisujących genom tego czy tamtego organizmu: że brak w nich dalszych badań, doświadczalnego sprawdzenia, że gen taki czy śmaki rzeczywiście jest odpowiedzialny za to, co nam się wydaje. Przykładem takiego badania tutaj byłoby sprawdzenie jak na przyswajanie glukozy wpływa deaktywacja niektórych genów (tego się oczywiście nie sprawdza w wielbłądach, tylko w robakach albo myszach, które służą jako model). To zapewne jednak tłumaczy, dlaczego publikacja znalazła swoje miejsce w Nature Communications, a nie samym Nature

Jirimutu,, Wang, Z., Ding, G., Chen, G., Sun, Y., Sun, Z., Zhang, H., Wang, L., Hasi, S., Zhang, Y., Li, J., Shi, Y., Xu, Z., He, C., Yu, S., Li, S., Zhang, W., Batmunkh, M., Ts, B., Narenbatu,, Unierhu,, Bat-Ireedui, S., Gao, H., Baysgalan, B., Li, Q., Jia, Z., Turigenbayila,, Subudenggerile,, Narenmanduhu,, Wang, Z., Wang, J., Pan, L., Chen, Y., Ganerdene, Y., Dabxilt,, Erdemt,, Altansha,, Altansukh,, Liu, T., Cao, M., Aruuntsever,, Bayart,, Hosblig,, He, F., Zha-ti, A., Zheng, G., Qiu, F., Sun, Z., Zhao, L., Zhao, W., Liu, B., Li, C., Chen, Y., Tang, X., Guo, C., Liu, W., Ming, L., Temuulen,, Cui, A., Li, Y., Gao, J., Li, J., Wurentaodi,, Niu, S., Sun, T., Zhai, Z., Zhang, M., Chen, C., Baldan, T., Bayaer, T., Li, Y., & Meng, H. (2012). Genome sequences of wild and domestic bactrian camels Nature Communications, 3 DOI: 10.1038/ncomms2192

1 Comment

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s