Древние, независимые деактивации ucp1 гена, который кодирует белок несцепления 1, или UCP1 (важный для термопроисхождения в коричневом жире), были главной силой, стимулируя эволюцию почти половины всех плацентарных заказов млекопитающего, согласно новому исследованию изданной в журнале Science Advances (предварительная печать biorXiv.org).Gaudry и др. демонстрируют, что члены различных происхождений (например, животные из семейства китовых, лошади, неясные мамонты, морские коровы Стеллера) развили чрезвычайную холодную выносливость в отсутствие UCP1-установленного термопроисхождения.
Кредит изображения: Маурисио Антон.“Быть ‘теплым кровный’ долго рассматривалось как один из самых интригующих эволюционных результатов эволюции млекопитающих”, сказало исследование первый автор Майк Годри, студент в Отделе Биологических наук в Университете Манитобы.“Жир Брауна – ключевая терморегулирующая ткань для новорожденных, включая людей, и ее эволюция у ранних плацентарных млекопитающих, как широко принимают, является единственным наиболее важным фактором, который позволил эксплуатацию холодной окружающей среды этой группой”.“В отличие от этого раскопанного представления, мы демонстрируем, что эта ткань не обязательно связана с эволюцией холодной терпимости у млекопитающих, но вместо этого покажите, что это было уже нефункционально в происхождениях, которые впоследствии приспособились к чрезвычайно холодной окружающей среде (такой как животные из семейства китовых, лошади, неясные мамонты, морские коровы Стеллера)”, добавил ведущий автор доктор Кевин Кэмпбелл, также из Университета Манитобы.
деактивация Ucp1 через калиброванную временем плацентарную филогению млекопитающего. Функциональные отделения ucp1 обозначены в черных, псевдогенных отделениях в красном, и смешали отделения (где ucp1 деактивация произошла) в синем.
Clades, обладающие неповрежденными ucp1 местами, разрушены. Красные коробки указывают на ucp1 ряды дат деактивации, как определено исследованиями dN/dS, в то время как кинжал представляет полное удаление этого местоположения в delphinid происхождении. Предолигоценовые температуры основаны на бентическом foraminifera 18O набор данных изотопа, принимающий свободный ото льда океан. Обратите внимание, что большинство деактиваций соответствует периоду интенсивного глобального охлаждения (серая штриховка) после Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM).
В этом окне ucp1 был инактивирован ранее в двух водных разновидностях, согласовывающихся с намного более высокой теплопроводностью воды относительно воздуха (24.1x выше на уровне 25 градусов Цельсия). Поскольку только остатки ucp1 были определены от представителя Пилосы (Bradypus, Choleopus, Cyclopes), который, кроме того, не разделил общие мутации инактивирования с Cingulata, мы были неспособны достоверно датировать его деактивацию в этом clade. Кредит изображения: Gaudry и др., doi: 10.1126/sciadv.1602878.
Подробная экспертиза отчета окаменелости также показала, что деактивация ucp1 была связана с решительными сокращениями метаболической интенсивности в двух группах млекопитающих (лень и ящеры), или с резкими изменениями в размере тела в других происхождениях, которые потеряли способность выработать тепло через коричневый жир.“Большие уплотненные млекопитающие способны сохранять тепло, и поэтому как только эта ткань больше не требовалась для терморегуляции, это, по-видимому, позволило большему количеству энергии быть ассигнованным росту”, сказал доктор Кэмпбелл.“Увеличение размера тела позволило эксплуатацию новых экологических ниш и таким образом привело к быстрому увеличению разнообразия разновидностей в этих группах”.Этот начальный эволюционный успех был, однако, не лишен отрицательных долгосрочных последствий фитнеса, поскольку исследовательская группа продемонстрировала, что потеря коричневого жира в конечном счете приводит к поднятому темпу исчезновения, и следовательно текущему низкому разнообразию разновидностей происхождений, испытывающих недостаток в функциональном ucp1 гене.
“Переэволюция маленького размера тела была, по-видимому, предотвращена конкурентоспособными недостатками против разновидностей с коричневым жиром или ограничила разновидности среднего размера, испытывающие недостаток в коричневом жире к тропической/субтропической окружающей среде”, объяснил доктор Кэмпбелл.“Таким образом количество разновидностей в этих группах истощилось круто за прошлое небольшое количество миллиона лет, и, к сожалению на них может далее повлиять продолжающееся изменение климата”.“Короче говоря, эти результаты раскрывают молекулярное основание для медленного метаболизма в некоторых происхождениях млекопитающих, и для экологического расширения ниши, диверсификации и последующих образцов исчезновения, очевидных в отчете окаменелости многих крупных групп, которые озадачивали исследователей в течение прошлых 50 лет”, сказал Годри.
В дополнение к терморегуляции коричневый жир был вовлечен в регулирование рациона питания, энергетического баланса, и даже долговечности.По сути, это питало интенсивное исследование, чтобы развивать терапевтические вмешательства для кахексии рака, ожирения, диабета и других нарушений обмена веществ, делая его одной из самых горячих тем в медицинской биологии.