Птицы не страдают от сахарного диабета из-за генетических изменений - исследование
Как отмечают исследователи, хотя многие виды птиц избегают пищи с высоким содержанием сахара, колибри, нектарницы, часть медососов и некоторые попугаи (в том числе радужный лорикет) способны почти полностью жить за счет нектара или фруктов.
Источник: Группы, включающие колибри, нектарниц, а также некоторых медоедов и попугаев (например, радужного лорикета, изображенного здесь), независимо друг от друга развили способность выживать на диетах с экстремальным содержанием сахара.
МОСКВА, 27 февраля. /Новости науки/. Биологи выяснили, какие генетические изменения помогли нескольким группам птиц независимо приспособиться к экстремально сладкому рациону — нектару и сладким фруктам — и при этом избегать метаболических нарушений, которые у людей и других животных часто связаны с избытком сахара. Работа опубликована в журнале Science.
Как отмечают исследователи, хотя многие виды птиц избегают пищи с высоким содержанием сахара, колибри, нектарницы, часть медососов и некоторые попугаи (в том числе радужный лорикет) способны почти полностью жить за счет нектара или фруктов. При этом им приходится перерабатывать огромные «сахарные нагрузки» и одновременно поддерживать водно-солевой баланс — ведь нектар содержит много жидкости.
Чтобы понять, пришли ли разные группы к одним и тем же генетическим решениям или каждая «изобрела» свои, авторы сравнили полные геномные последовательности сахароядных птиц из Америки, Австралии, Африки и Азии с геномами их близких родственников, не питающихся сладкой пищей. Ряд результатов дополнительно проверили в лабораторных экспериментах.
Анализ показал, что эволюция сработала сразу по двум сценариям: часть изменений оказалась уникальной для отдельных линий, а часть — повторялась у двух и более групп. В числе общих «мишеней» оказались гены, связанные с согласованием артериального давления и водного баланса, регуляцией сердечного ритма и транспортом ионов в почках — то есть с системами, которые особенно важны при одновременной высокой концентрации сахара и больших объемах потребляемой жидкости. Кроме того, во всех сахароядных группах ученые обнаружили повторяющиеся изменения в генах, связанных с инсулиновой сигнализацией.
Из тысяч изученных генов лишь один — MLXIPL, ключевой регулятор обмена сахара, — оказался изменен у представителей всех четырех сахароядных групп и при этом не менялся у их несладкоядных родственников. Лабораторные тесты показали, что вариант этого гена у колибри значительно активнее, чем у стрижей — близких родственников, которые не питаются сахаром, что указывает на «тонкую настройку» MLXIPL под экстремально сладкий рацион. Поскольку этот ген важен и для метаболизма человека, результаты могут подсказать новые направления поиска терапевтических мишеней при диабете и других обменных заболеваниях, отмечают авторы.
«Особенно интересно, что наши результаты ставят новые вопросы о метаболизме и физиологии и о том, как другие животные справляются с экстремальными диетами. Наши предки эволюционировали при низком потреблении сахара, но многие из нас сейчас едят его гораздо больше, чем организм способен “переварить”. Понимание того, как адаптировались эти птицы, может в итоге помочь выявить новые терапевтические мишени для лечения диабета и других метаболических заболеваний», — отметил Мэн-Чинг Ко, постдок Института биологического интеллекта Макса Планка, один из первых авторов исследования.
Как отмечают исследователи, хотя многие виды птиц избегают пищи с высоким содержанием сахара, колибри, нектарницы, часть медососов и некоторые попугаи (в том числе радужный лорикет) способны почти полностью жить за счет нектара или фруктов. При этом им приходится перерабатывать огромные «сахарные нагрузки» и одновременно поддерживать водно-солевой баланс — ведь нектар содержит много жидкости.
Чтобы понять, пришли ли разные группы к одним и тем же генетическим решениям или каждая «изобрела» свои, авторы сравнили полные геномные последовательности сахароядных птиц из Америки, Австралии, Африки и Азии с геномами их близких родственников, не питающихся сладкой пищей. Ряд результатов дополнительно проверили в лабораторных экспериментах.
Анализ показал, что эволюция сработала сразу по двум сценариям: часть изменений оказалась уникальной для отдельных линий, а часть — повторялась у двух и более групп. В числе общих «мишеней» оказались гены, связанные с согласованием артериального давления и водного баланса, регуляцией сердечного ритма и транспортом ионов в почках — то есть с системами, которые особенно важны при одновременной высокой концентрации сахара и больших объемах потребляемой жидкости. Кроме того, во всех сахароядных группах ученые обнаружили повторяющиеся изменения в генах, связанных с инсулиновой сигнализацией.
Из тысяч изученных генов лишь один — MLXIPL, ключевой регулятор обмена сахара, — оказался изменен у представителей всех четырех сахароядных групп и при этом не менялся у их несладкоядных родственников. Лабораторные тесты показали, что вариант этого гена у колибри значительно активнее, чем у стрижей — близких родственников, которые не питаются сахаром, что указывает на «тонкую настройку» MLXIPL под экстремально сладкий рацион. Поскольку этот ген важен и для метаболизма человека, результаты могут подсказать новые направления поиска терапевтических мишеней при диабете и других обменных заболеваниях, отмечают авторы.
«Особенно интересно, что наши результаты ставят новые вопросы о метаболизме и физиологии и о том, как другие животные справляются с экстремальными диетами. Наши предки эволюционировали при низком потреблении сахара, но многие из нас сейчас едят его гораздо больше, чем организм способен “переварить”. Понимание того, как адаптировались эти птицы, может в итоге помочь выявить новые терапевтические мишени для лечения диабета и других метаболических заболеваний», — отметил Мэн-Чинг Ко, постдок Института биологического интеллекта Макса Планка, один из первых авторов исследования.
