Ученые раскрыли секрет медлительности ленивцев
Он спит до 15 часов в сутки, передвигается со скоростью улитки и переваривает пищу около месяца. Ленивец – настоящий чемпион по энергосбережению. И недавно ученые выяснили, что секрет его неторопливости записан в генах.
Международная группа исследователей из Бразилии, Германии и Великобритании расшифровала геном двупалого ленивца и нашла возможное объяснение его крайне малоэнергичному образу жизни. Оказалось, что всё дело в особых «прыгающих генах» – мобильных участках ДНК, которые способны перемещаться по геному и влиять на работу других генов.
Прыгающие гены
Ученые сравнили ДНК ленивца с геномами десятков других млекопитающих, включая его ближайших родственников – муравьедов и броненосцев. Внимание исследователей привлекли так называемые транспозоны, или «прыгающие гены». У ленивцев следы активности этих генов прослеживаются на протяжении более 30 миллионов лет – они появились еще у общего предка современных ленивцев уже после того, как те отделились от муравьедов и броненосцев.
Самое удивительное открытие: многие из этих генов оказались связаны с митохондриями – энергетическими станциями клеток, а также с другими генами, участвующими в метаболизме. По сути, исследователи обнаружили, что у ленивцев эволюция пошла по уникальному пути: мутации накапливались в их геноме именно из-за низкой энергетической потребности клеток.
«Наши результаты показывают, что у ленивцев, возможно, развились генетические «резервные системы», которые помогают компенсировать «расслабленность митохондрий» и поддерживать их уникальный образ жизни», – объясняет Камила Маццони, специалист по геномике биоразнообразия из Института зоологических и охотничьих исследований им. Лейбница в Германии.
Жизнь в режиме энергосбережения
Чтобы понять, насколько уникален ленивец, достаточно взглянуть на его повседневную жизнь. Эти существа обитают в джунглях Южной и Центральной Америки, предпочитая влажные тропические леса. Большую часть времени они проводят на деревьях, свесившись вниз головой и цепляясь за ветки длинными загнутыми когтями.
Их метаболизм – самый медленный среди всех млекопитающих. Они спят по 8–15 часов в день, а двигаются со скоростью около 3 метров в минуту на деревьях и вдвое медленнее на земле. За день ленивец преодолевает в среднем всего 37 метров.
Но самое поразительное – их пищеварительная система. Ленивцы питаются листьями, которые бедны питательными веществами и калориями. Чтобы извлечь из них энергию, желудок ленивца имеет четыре камеры (как у коровы), а процесс переваривания одного листа может занимать до месяца. Если бы пища усваивалась быстрее, животное могло бы отравиться токсинами, содержащимися в листьях.
Их тело тоже работает нестандартно. В отличие от большинства млекопитающих, ленивцы не поддерживают постоянную температуру тела – она может колебаться от 24 до 34°C в зависимости от окружающей среды. По утрам они забираются на верхушки деревьев, чтобы погреться на солнце, а когда становится слишком жарко – спускаются в тень, ведя себя скорее как рептилии, чем как теплокровные животные.
Экосистема в шерсти
Еще одна удивительная особенность ленивцев – их шерсть. Она не только водоотталкивающая, но и служит домом для целой экосистемы. В специальных бороздках на волосках растут водоросли и грибы, которые придают шерсти зеленоватый оттенок, отлично маскируя животное среди листвы.
Ученые предполагают, что водоросли не только служат камуфляжем, но и могут быть дополнительным источником белка – ленивцы иногда слизывают их со своей шерсти.
На одном животном могут обитать сотни насекомых: эндемичные бабочки-огневки (мотыльки), жуки-копрофаги, а также клещи и питающие грибы. Такое соседство является симбиозом, жизненно важным для поддержания питательных зеленых водорослей в мехе.
Ранее считалось, что в шерсти также живут тараканы и черви-паразиты, но современные исследования не подтверждают этот миф. Более того, выяснилось, что грибы на шерсти помогают бороться с паразитами, поэтому у ленивцев их меньше, чем у любых других млекопитающих схожего размера.
Эволюционный парадокс
Казалось бы, такая медлительность и уязвимость должны были сделать ленивцев легкой добычей. Однако природа распорядилась иначе. В Панамском тропическом лесу в 1970-х годах исследователи обнаружили, что треть всей биомассы млекопитающих составляли именно ленивцы. Их секрет – в почти полной неподвижности. Хищники, такие как ягуары и орлы, просто не замечают застывших на деревьях зеленоватых комков шерсти, сливающихся с листвой.
Интересно, что ленивцы-гиганты, вымершие около 10–11 тысяч лет назад, достигали размеров слона (до 7 метров в длину) и весили несколько тонн. Они передвигались по земле, так как деревья не выдержали бы их веса, но в остальном мало отличались от современных сородичей.
Почему это важно для человека
Открытие генетических механизмов ленивцев может оказаться ценным для медицины. Многие тяжелые заболевания человека: диабет, нейродегенеративные расстройства (включая болезнь Паркинсона), возрастные нарушения и истощение мышц – связаны с дисфункцией митохондрий.
«Эволюция уже провела миллиарды экспериментов. Изучая необычных животных, таких как ленивцы, мы иногда находим биологические решения, которые человек никогда не эволюционировал самостоятельно», – отмечает биоинформатик Марсела Улиано-Силва из британского Института Веллкома.
Ученые предполагают, что линии клеток ленивца могут стать естественной моделью для понимания того, как организмы справляются с низкоэнергетическими состояниями и что идет не так при болезнях. В долгосрочной перспективе эти исследования могут помочь в разработке методов защиты тканей, в медицине интенсивной терапии, в изучении старения и даже в подготовке к длительным космическим путешествиям.
При этом исследователи подчеркивают парадокс: у людей активность «прыгающих генов» может вызывать рак, поэтому высокая толерантность ленивцев к таким изменениям делает их еще более удивительными для изучения.
По материалам rbc.ru/life, bbc.com, sciencefocus.com