Marsupialele ne arată cum au „învățat” mamiferele să-și regleze temperatura

Cu aproximativ 100 de milioane de ani în urmă, o schimbare evolutivă remarcabilă le-a permis mamiferelor placentare să se diversifice și să cucerească multe regiuni reci ale planetei noastre. Cercetări noi de la Universitatea din Stockholm (Suedia) arată cum au „învățat” mamiferele să-și regleze temperatura.

Organul tipic de încălzire al mamiferelor, grăsimea brună, a evoluat exclusiv la mamiferele placentare moderne, arată studiul, publicat în revista Science.

• Cum apare „divorțul” la animale?
• Cum sunt afectate balenele de poluarea fonică?

În colaborare cu Helmholtz Munich și cu Muzeul de Istorie Naturală din Berlin, Germania, și cu Universitatea East Anglia din Marea Britanie, echipa de cercetători din Stockholm a demonstrat că marsupialele, rudele noastre îndepărtate, dețin o formă de grăsime brună care nu a evoluat pe deplin.

Cum au „învățat” mamiferele să-și regleze temperatura? Oamenii de știință au descoperit că proteina esențială pentru producerea căldurii, numită UCP1, a devenit activă după divergența dintre mamiferele placentare și cele marsupiale. Această descoperire este crucială pentru înțelegerea rolului grăsimii brune în evoluția mamiferelor, endotermie și metabolism.

„Studiul nostru este o contribuție importantă la înțelegerea originii și reglării grăsimii brune”, spune Susanne Keipert, coautoare a studiului.

„Funcția consumatoare de energie a grăsimii brune este un punct major de interes în cercetarea medicală datorită potențialului său de a trata obezitatea, diabetul și bolile cardiometabolice; toate acestea au atins proporții pandemice și reprezintă unele dintre cele mai mari amenințări pentru sistemul nostru de sănătate”, continuă ea.

Cum au „învățat” mamiferele să-și regleze temperatura? Povestea unei gene care a evoluat diferit

Această lucrare marchează cea mai recentă realizare a Laboratorului Jastroch de la Universitatea din Stockholm, care a fost pionier în cercetarea evoluției producției de căldură la mamifere și a integrat aceste perspective evolutive în înțelegerea bolilor metabolice umane.

Noul studiu arată că gena UCP1 a marsupialelor este activ transcrisă în țesutul adipos al tinerilor oposumi în timpul unei perioade critice de dezvoltare când aceștia părăsesc pentru prima dată mama și experimentează stresul la frig. Acest lucru este similar cu nașterea mamiferelor placentare, când majoritatea bebelușilor necesită grăsime brună pentru a-și regla temperatura corpului, scrie Phys.org.

În timpul transcrierii UCP1, multe gene, dar nu toate cele exprimate în mod obișnuit în grăsimea brună, sunt prezente la marsupiale. Acest lucru indică faptul că marsupialele nu dețin grăsimea brună complet evoluată găsită la mamiferele placentare. În plus, proteina UCP1 nu produce căldură la marsupiale, sugerând că această proto-formă de grăsime brună nu are funcție termogenică. Funcția UCP1 la marsupiale rămâne, însă, necunoscută.

„Această dovadă sugerează că rețelele de gene necesare pentru a permite termogeneza existau înainte de divergența marsupialelor și a mamiferelor placentare. Cu toate acestea, proteina esențială UCP1 și-a dezvoltat abilitatea de a produce căldură doar după separarea de marsupiale”, explică Martin Jastroch.

De ce este important să studiem arborele genealogic al mamiferelor?

„Pentru a găsi originea grăsimii brune, nu putem folosi o mașină a timpului. Totuși, examinând speciile vii care s-au diferențiat în diferite puncte ale istoriei evolutive, putem determina care au țesut adipos brun și care componente ale mecanismului de producere a căldurii sunt prezente. Marsupialele s-au separat de mamiferele placentare acum aproximativ 120-180 de milioane de ani. Dacă marsupialele aveau grăsime brună funcțională și proteina sa termogenică, acest lucru ar sugera că organul a existat înainte de această separare. Deoarece nu este cazul, probabil a evoluat ulterior”, spune Keipert.

Folosind instrumente bioinformatice pe informațiile de secvență UCP1 de la multe animale, cercetătorii au reconstruit vechea proteină UCP1 a mamiferului placentar ancestral, așa cum ar fi existat acum aproximativ 110 milioane de ani.

Au descoperit că această proteină veche putea produce căldură, indicând prezența grăsimii brune producătoare de căldură la strămoșul mamiferelor placentare, dar nu și înainte. Această inovație le-a permis probabil mamiferelor placentare să prospere în noi medii reci.

Grăsimea brună este un organ unic de încălzire la mamiferele placentare, producând căldură printr-o proteină numită proteina de decuplare 1 (UCP1). Proteina UCP1 transformă mitocondriile în mici unități de încălzire care convertesc direct grăsimea și zahărul în căldură.

Grăsimea brună le permite nou-născuților mamiferi placentari, inclusiv sugarilor umani, să-i supraviețuiască stresului la frig după părăsirea pântecelui cald. Grăsimea brună ajută la menținerea temperaturii corpului în frig, deoarece mușchiul imatur nu poate tremura suficient.

Mai târziu în viață, grăsimea brună poate proteja împotriva complicațiilor metabolice prin arderea excesului de grăsimi și zaharuri. Înțelegerea modului în care funcționează aceasta este esențială pentru dezvoltarea intervențiilor terapeutice pentru tulburările metabolice.

Vă recomandăm să citiți și:

Un studiu a descoperit de ce peștii africani au ochii mai mari

Test de cultură generală. Cum își schimbă cameleonii culoarea?

O singură turmă de zimbri din România ar putea capta CO2 de la peste 40.000 de mașini

Test de cultură generală. De ce erau canarii folosiți în minele de cărbune?