O singură variație a aminoacizilor într-un receptor neuropeptidic cheie la balene poate ajuta la explicarea de ce unele specii de cetacee au evoluat corpuri elegante și musculare pentru a vâna pești și foci, în timp ce altele cresc la dimensiuni masive prin hrănirea prin filtrare a volumelor mari de plancton echipa de cercetare a găsit.

Descoperirea a fost publicată pe 18 iulie în Scientific Reports, un jurnal cu acces liber de la editorii Nature.

Lucrarea a fost condusă de Roger Cone, doctorat, cercetător în domeniul obezității la Institutul de Științe ale Vieții de la Universitatea din Michigan, care și-a petrecut cariera studiind sistemul melanocortinei. La fel cum termostatul de pe perete determină câtă energie termică este într-o cameră, circuitele de melanocortină caracterizate de laboratorul Cone determină câtă energie este stocată ca grăsime. Mutațiile din acest sistem sunt cea mai comună cauză genetică a obezității cu debut precoce la om.

Având în vedere importanța sistemului melanocortinei pentru hrănire și echilibrul energetic la pești și mamifere, Cone și colaboratorii săi au considerat că variațiile genelor melanocortinei pot juca un rol critic în evoluția diferitelor tipuri de comportamente de hrănire și dimensiuni ale corpului.

Când Liyuan Zhao, doctorat, biolog marin și cărturar de la Universitatea Ocean din China, a venit la laboratorul Cone pentru o bursă de vizită, ea a decis să examineze această idee în balene. Ea a vrut să știe: Variația sistemului melanocortinei ar putea juca un rol în diferențele dintre cele două subordine principale ale balenelor - Odontoceti, care includ delfinii și balenele ucigașe, și Mysticeti, care includ balene cu cocoașă și albastre?

Odontoceti se hrănesc prin vânătoare de pradă, în timp ce imensele Myticeti sunt filtratoare. Cel mai mic Odontoceti crește până la aproximativ cinci metri lungime, în timp ce Myticeti, cum ar fi balena albastră, poate ajunge la 100 de metri.

Printr-o colaborare cu Centrul de Științe pentru Pescuit Sud-Vest al Administrației Naționale Oceanice și Atmosferice din La Jolla, California, Zhao a putut obține probe de ADN de balenă dintr-un depozit existent. Echipa a secvențiat apoi receptorul MCR4 de la 20 de specii de cetacee și a găsit o diferență majoră care corespundea perfect celor două grupuri. Odontoceti, sau balenele dințate, au aminoacidul arginină la poziția 156 din codul genetic, în timp ce Mysticeti, sau balenele balene, au o glutamină.

Alte experimente au arătat că având o glutamină în acea poziție a crescut semnificativ sensibilitatea receptorului MCR4 la ligandul care îl activează în mod natural.

Roger_Cone_v2_471x600px.jpg

diferenței

Datele noastre sugerează că sistemul de melanocortină este mult mai reglementat la balenele care vânează - și, dimpotrivă, că filtrele gigant de filtrare pot primi semnale de satietate reduse de la acest sistem. Această diferență ar fi putut juca un anumit rol în divergența acestor două tipuri majore de cetacee - și poate ajuta la explicarea diferențelor în comportamentul de hrănire și gama uimitoare de dimensiuni ale corpului printre balene, care este mult mai mare decât în ​​orice alt tip de mamifer ”. a spus Cone, directorul Institutului de Științe ale Vieții UM, unde se află laboratorul său, și profesor de fiziologie moleculară și integrativă la Școala Medicală UM.

În timp ce lucra în multe laboratoare de la LSI, inclusiv laboratorul Cone, încearcă să ia descoperiri de la „bancă la pat”, aplicând rezultatele de bază asupra sănătății umane, Cone a glumit că cercetarea sa merge de la „bancă la bară”. Departamentul pentru Agricultură al Statelor Unite și Fondul Național Binar de Cercetare și Dezvoltare Agricolă Statele-Israel au finanțat ambele laboratorul Cone pentru a aplica ceea ce învață despre hrănire și creștere în diferite specii pentru a îmbunătăți eficiența hranei pentru speciile de pești importanți din punct de vedere agricol.

Imagine de sus: O singură variație de aminoacizi într-un receptor cheie neuropeptidic la balene poate ajuta la explicarea de ce unele specii de cetacee au evoluat diferite tipuri de corp. Ilustrație a designerului multimedia LSI Stephanie King.

Divulgare și autor

Majoritatea muncii s-a făcut la Universitatea Vanderbilt, unde Cone a fost angajat înainte de a veni în Michigan. Cercetarea a fost susținută de subvenții și burse de la Fundația Națională pentru Științe, Administrația Oceanică de Stat din China și Consiliul de Burse China.

Autorii studiului au fost Liyuan Zhao de la Școala de Medicină Vanderbilt, Xiaofan Zhou de la Universitatea Vanderbilt și South China Agricultural University, Antonis Rokas de la Universitatea Vanderbilt și Roger Cone de la LSI.