Come hanno fatto foche, leoni marini e altri mammiferi acquatici ad evolversi nella capacità di sopravvivere per lunghi periodi sott'acqua senza respirare? (Credit: © Rafael Ben-Ari / Fotolia)Scienziati dell'Università di Liverpool hanno chiarito come si sono evoluti per sopravvivere a lungo sott'acqua, senza respirare, i mammiferi acquatici, come il capodoglio.

Il team ha identificato una firma molecolare distintiva della proteina mioglobina, che vincola l'ossigeno, nel capodoglio e in altri mammiferi acquatici, permettendo loro di tracciare l'evoluzione dei depositi muscolari di ossigeno in più di 100 specie di mammiferi, compresi i loro antenati fossili.

La mioglobina, che dà il colore rosso alla carne, è presente nei mammiferi accquatici di elite in concentrazioni così alte che il muscolo è quasi di colore nero. Fino ad ora però ben poco si sapeva sul modo in cui questa molecola si è adattata nei campioni subacquei.

Ad alte concentrazioni, le proteine tendono ad unirsi insieme, compromettendo la loro funzione, quindi non era chiaro come la mioglobina riuscisse ad aiutare l'organismo a immagazzinare abbastanza ossigeno da consentire ai mammiferi come balene e foche, di restare sott'acqua per lunghi periodi di tempo senza respirare. Una elite di mammiferi subacquei può trattenere il respiro per più di un'ora, mentre caccia nelle profondità degli oceani, mentre i mammiferi terrestri, come gli esseri umani, possono trattenere il respiro per pochi minuti.

Il dottor Scott Mirceta, dottorando sul progetto, ha aggiunto: "Il nostro studio suggerisce che l'aumento della carica elettrica della mioglobina, nei mammiferi che hanno alte concentrazioni di questa proteina, provoca una elettro-repulsione, come tra gli stessi poli di due magneti. Questo dovrebbe evitare che le proteine si attacchino e consentire concentrazioni molto più elevate di mioglobina, che immagazzina ossigeno, nei muscoli di questi subacquei". "Siamo davvero entusiasti di questa nuova scoperta, perché ci permette di allineare i cambiamenti anatomici che si sono avvenuti durante le transizioni terra-acqua dei mammiferi con la loro effettiva capacità fisiologica di stare sott'acqua. Ciò è importante per capire le prede che erano disponibili per questi animali estinti e la loro importanza complessiva per gli ecosistemi acquatici del passato".

La ricerca, finanziata dal Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), potrebbe anche contribuire a migliorare la comprensione di una serie di malattie umane in cui uno dei problemi è l'aggregazione delle proteine, come l'Alzheimer e il diabete, e potrebbe aiutare lo sviluppo di sostituti artificiali del sangue. Il Dr Berenbrink conclude: "Questo risultato dimostra la forza della combinazione di approcci molecolari, fisiologici ed evolutivi per i problemi biologici e, per la prima volta, ci permette di mettere 'carne' sulle ossa di questi subacquei estinti da lungo tempo".

Fonte: University of Liverpool.

Riferimento: S. Mirceta, A. V. Signore, J. M. Burns, A. R. Cossins, K. L. Campbell, M. Berenbrink. Evolution of Mammalian Diving Capacity Traced by Myoglobin Net Surface Charge. Science, 2013; 340 (6138): 1234192 DOI: 10.1126/science.1234192

Pubblicato in Science Daily (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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