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: Gerald Allen. 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 из Гарвардского университета, Института биологического интеллекта Макса Планка и Научно-исследовательского института Зенкенберга 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, сообщила пресс-служба Института Макса Планка.
«Рацион, богатый нектаром или сладкими фруктами, создает уникальные физиологические проблемы. Эти птицы должны перерабатывать огромные объемы сахара, не перегружая организм, а также справляться с колоссальными объемами жидкости, сохраняя нормальное давление и баланс солей. Выявленные нами генетические закономерности начинают складываться в более общую картину того, как эти птицы могут потреблять огромное количество сахара так, как мы не можем, и помогают ответить на фундаментальные вопросы о повторяемости эволюции», - говорит Екатерина Осипова, постдок Зенкенбергского института и Гарвардского университета, 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.
«Рацион, богатый нектаром или сладкими фруктами, создает уникальные физиологические проблемы. Эти птицы должны перерабатывать огромные объемы сахара, не перегружая организм, а также справляться с колоссальными объемами жидкости, сохраняя нормальное давление и баланс солей. Выявленные нами генетические закономерности начинают складываться в более общую картину того, как эти птицы могут потреблять огромное количество сахара так, как мы не можем, и помогают ответить на фундаментальные вопросы о повторяемости эволюции», - говорит Екатерина Осипова, постдок Зенкенбергского института и Гарвардского университета, 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.
