Наука 21 век » Почему у утконосов никогда не будет желудка?

Кажется странным, что некоторые виды животных, такие как карпы или утконосы, в процессе эволюционного развития утратили свой желудок, и новые исследования доказывают, что эти органы не разовьются у них вновь. Желудок является частью желудочно-кишечного тракта, в котором происходит основные процессы пищеварения. Железы в этом органе вырабатывают энзимы, известные как пепсины, которые разбивают протеины, и сильные кислоты, смягчающие пищу и помогающие работать энзимам. Железы появились примерно 450 миллионов лет назад и представляли собой эволюционной новшество, возникшее у животных с челюстью и позвоночником.

Удивительно, что желудочные железы, которые являются основным органом желудка, отсутствуют у ряда позвоночных животных, обладающих челюстью. В 1805 году французский зоолог Жорж Кювье (Georges Cuvier) обнаружил, что многие костные рыбы, наиболее многочисленная группа рыб, включающая в себя семейство карповых, не обладают желудком. Последующие 200 лет исследований выявили, что, как минимум, 27 процентов всех костных рыб могут быть лишены желудка. Примитивные костные рыбы, такие как чешуйчатник, и некоторые хрящевые рыбы, например, химеры, также утратили эти органы.

Рыбы не являются единственными организмами, у которых отсутствует желудок. Все однопроходные животные, а также яйцекладущие млекопитающие, такие как ехидна и утконос, также утратили желудки в ходе эволюции.

Ученые задаются вопросом, имеют ли нечто общее все эти примеры утраты желудка. Исследователи также хотели бы знать, смогут ли эти животные когда-нибудь заново обрести желудок. Существуют примеры эволюционного развития видов, заново открывающих утраченные предками свойства, - к примеру, палочники вновь обрели крылья.

Особенности случаев утраты желудка

Поскольку геномы многих животных на данный момент уже расшифрованы, исследователи изучили 14 видов организмов, имеющих желудок или утративших его, для определения генов, которые у них могут отстутствовать. Ученые обнаружили, что для всех изученных особей утрата желудка была тесно связана с генами, ответственными за пепсиновую и кислотную ферментацию.

Исследователи предполагают, что предки не обладающих желудком организмов зависели от режима питания, для которых пищеварительные процессы с участием кислоты или пепсинов были маловероятны или вообще невозможны. К примеру, режим питания, богатый меловыми раковинами или илом со дна, может нейтрализовать действие желудочной кислоты. Если эти организмы адаптировались к выживанию без необходимости в желудке, гены, ответственные за его функционирование, в результате мутации могли быть впоследствии утрачены без каких-либо негативных последствий. Сохранение этих генов было энергетически слишком затратно, и это обстоятельство, в случае если гены стали рассматриваться как лишние, могло ускорить их утрату.

Исследователи отметили, что утрата этих генов значительно снижает вероятность их возращения. Несмотря на то, что организмы способны заново открывать сложные признаки, предыдущие исследования обнаружили, что предки таких организмов сохранили гены, которые были ответственны за эти признаки, а их потомки лишь заново их активировали. В отличие от них, лишенные желудка исследуемые организмы, как оказалось, окончательно утратили сложные гены, ответственные за желудочное пищеварения.

«Если утрачен желудок, то это с концами», - говорит автор исследования Джонатан Вильсон (Jonathan Wilson), специалист в области сравнительной физиологии Междисциплинарного центра океанических и экологических исследований Университета Порту (Португалия).

Повторное обретение желудка

Возможно, что в отдаленному будущем эти организмы все же смогут вновь обрести желудок, если они получат гены, схожие с генами пепсиновой и кислотной ферментации. По словам Филипе Кастро, эволюционного биолога из Междисциплинарного центра океанических и экологических исследований Университета Порту, эти гены «теоретически могут выполнять функции, схожие» с функциями генов, необходимых для появления желудка. Решительно надо узнать как найти свое дело в жизни и тогда судьба преподнесет сюрприз

По словам Вильсона, последующие исследования могут быть направлены на поиск отсутствующего звена в процессе эволюции утрата желудка – «животных, у которых отсутствует желудок, но сохранились гены». Однако поскольку существует как минимум 5000 позвоночных животных, не обладающих желудком, любое такое исследование будет поиском «иголки в стоге сена».

Ученые могут попытаться понять, почему в результате эволюционного процесса желудок появился и сохранился. «Это поможет нам понять и феномен его утраты», - говорит исследователь.

Ученые могут заинтересоваться, что случится, если гены пепсиновой и кислотной ферментации вернуть в тело организма, не обладающего желудком.

«Поместить желудок в животное, не обладающее желудком! Технологии современной молекулярной биологии могут позволить провести такой эксперимент», - говорит Кастро.