Mimo bogatej w cukier diety nietoperze nie zapadają na choroby metaboliczne

Owocowiec liścionosy. Źródło: Adobe Stock
Owocowiec liścionosy. Źródło: Adobe Stock

Mimo bogatej w cukier diety nietoperze nie zapadają na choroby metaboliczne, które występują u podobnie odżywiających się ludzi – zauważają na łamach „Nature Communications” naukowcy badający ewolucję trzustki tych ssaków.

W przypadku ludzi dieta bogata w cukier prowadzi do cukrzycy, otyłości, a nawet raka. Według Centers for Disease Control and Prevention cukrzyca jest ósmą najczęstszą przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych. Liczbę chorych Amerykanów oblicza się na 37 milionów, zaś bezpośrednie koszty leczenia to 237 miliardów dolarów każdego roku. Z danych Ministerstwa Zdrowia wynika, że w Polsce na cukrzycę choruje natomiast ok. 2 mln osób (z których około 25 proc. o tym nie wie). W najbliższych 15-20 latach ta liczba może się podwoić.

Tymczasem owocożerne nietoperze żyją bez problemów zdrowotnych, jedząc codziennie słodkie owoce o masie nawet dwukrotnie przekraczającej ich masę ciała.

Teraz naukowcy z University of California - San Francisco odkryli, w jaki sposób nietoperze owocożerne mogły ewoluować, aby spożywać tak duże ilości cukru. Przeprowadzone badania wskazują na adaptacje organizmu, które zapobiegają szkodliwemu wpływowi diety bogatej w cukier.

"W przypadku cukrzycy organizm ludzki nie jest w stanie wytwarzać ani wykrywać insuliny, co prowadzi do problemów z kontrolowaniem poziomu cukru we krwi – powiedział dr Nadav Ahituv, dyrektor UCSF Institute for Human Genetics i współautor artykułu. - Ale nietoperze owocożerne mają system genetyczny, który bez wątpienia kontroluje poziom cukru we krwi. Chcielibyśmy uczyć się od tego systemu, aby opracowywać dla ludzi lepsze terapie".

Zespół Ahituva skupił się na ewolucji trzustki nietoperza, która kontroluje poziom cukru we krwi, oraz nerek. Odkryli, że trzustka nietoperza owocożernego, w porównaniu z trzustką nietoperza żywiącego się owadami, ma dodatkowe komórki wytwarzające insulinę, a także zmiany genetyczne, pomagające jej przetwarzać ogromne ilości cukru. A nerki nietoperzy owocożernych przystosowały się, aby zapewnić zatrzymanie niezbędnych elektrolitów z wodnistych posiłków. Każdego dnia po 20 godzinach snu nietoperze owocożerne budzą się na cztery godziny, aby objadać się owocami. Potem wracają do gniazda.

"Nawet niewielkie zmiany w pojedynczych literach DNA sprawiają, że ta dieta jest opłacalna dla nietoperzy owocożernych – powiedział dr Wei Gordon, współautor artykułu, niedawny absolwent programu TETRAD na Uniwersytecie Kalifornijskim i adiunkt biologii w Menlo College . - Musimy zrozumieć taki wysokocukrowy metabolizm, aby poczynić postępy, pomagając co trzeciemu Amerykaninowi w stanie przedcukrzycowym”.

Ahituv i Gordon współpracowali z naukowcami z różnych instytucji, od Uniwersytetu Yonsei w Korei po American Museum of Natural History w Nowym Jorku, aby porównać owocożernego owocowca liścionosego (Artibeus jamaicensis) do mroczka brunatnego (Eptesicus fuscus), który żywi się wyłącznie owadami.

Naukowcy przeanalizowali ekspresję genów (które geny były włączone, a które wyłączone) i DNA regulatorowe (części DNA kontrolujące ekspresję genów), stosując metodę pomiaru aktywności tych genów w poszczególnych komórkach.

"Ta nowsza technologia jednokomórkowa może wyjaśnić nie tylko, jakie typy komórek znajdują się w jakich narządach - ale także, w jaki sposób komórki te regulują ekspresję genów w celu zapewnienia odpowiedniej diety" – powiedział Ahituv.

U nietoperzy owocożernych budowa trzustki i nerek ewoluowały, aby dostosować się do ich diety. Trzustka miała więcej komórek wytwarzających insulinę, która nakazuje organizmowi obniżyć poziom cukru we krwi, a także więcej komórek wytwarzających glukagon, drugi główny hormon regulujący poziom cukru. Nerki owocożernych nietoperzy miały także więcej komórek wychwytujących niezbędne im sole mineralne podczas filtrowania krwi.

DNA regulatorowe w tych komórkach ewoluowało, włączając i wyłączając odpowiednie geny odpowiedzialne za metabolizowanie owoców. Z drugiej strony duży nietoperz brunatny miał więcej komórek rozkładających białka i oszczędzających wodę. Ekspresja genów w tych komórkach została dostosowana do diety składającej się z owadów.

"Organizacja DNA wokół genów insuliny i glukagonu była bardzo wyraźnie różna u obu gatunków nietoperzy" – powiedział Gordon. - "DNA wokół genów uważano kiedyś za 'śmieci', ale nasze dane pokazują, że to regulacyjne DNA prawdopodobnie pomaga nietoperzom owocożernym reagować na nagły wzrost lub spadek poziomu cukru we krwi".

Chociaż biologia nietoperza owocożernego przypominała organizm człowieka chorego na cukrzycę, wydaje się, że w wyniku ewolucji nietoperza owocożernego wyewoluowało coś, o czym ludzie mający ochotę na słodycze mogą tylko marzyć: słodkie obżarstwo bez konsekwencji.

"To niezwykłe, że możemy odejść od organizmów modelowych, takich jak mysz laboratoryjna, i odkryć występujące w przyrodzie możliwe rozwiązania kryzysów zdrowotnych ludzi – powiedział Gordon. - Nietoperze to 'odkryły' i wszystko to jest w ich DNA - w wyniku doboru naturalnego".

W badaniu skorzystano z niedawnego wzrostu zainteresowania badaniem nietoperzy pod kątem poprawy zdrowia ludzi. Gordon i Ahituv udali się do Belize, aby wraz z prawie 50 innymi badaczami nietoperzy wziąć udział w corocznym badaniu Bat-a-Thon, podczas którego dokonali spisu dzikich nietoperzy oraz pobrali próbki terenowe do celów naukowych. Do badania metabolizmu cukru wykorzystano jednego z owocowców liścionosych, schwytanych podczas tego wydarzenia.

Jako jedna z najbardziej zróżnicowanych rodzin ssaków, nietoperze mają wiele przykładów niezwykłych ewolucyjnie i skutecznych rozwiązań, począwszy od ich układu odpornościowego po nietypowy metabolizm – i nie tylko.

"Dla mnie nietoperze są jak superbohaterowie, każdy z niesamowitą supermocą, niezależnie od tego, czy chodzi o echolokację, latanie, wysysanie krwi bez krzepnięcia, czy jedzenie owoców i unikanie cukrzycy – powiedział Ahituv. - Ta praca to dopiero początek". (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ zan/

Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.

Czytaj także

  • Fot. Adobe Stock

    Naukowcy wykryli problem z równowagą energetyczną Saturna

  • Fot. Adobe Stock

    Praca hybrydowa przynosi korzyści pracodawcom i pracownikom

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

newsletter

Zapraszamy do zapisania się do naszego newslettera