Ученые раскрыли тайну эффективности крокодильего гемоглобина
Возможность гемоглобина крокодила связывать и удерживать кислород определяется не фосфатами, как у большинство позвоночных, а бикарбонатами. Это позволяет этим рептилиям оптимально использовать кислород и долгое время оставаться под водой. Чтобы выяснить, как появился такой белок, ученые реконструировали гемоглобин современных и древних крокодилов, а также архозавров. Оказалось, что его эффект обеспечивают не отдельные мутации, а их сложные комбинации.
Успех крокодила как высшего хищника заключается в его умении долго оставаться под водой, карауля свою жертву. Эту способность обеспечивает уникальная структура белка гемоглобина, который доставляет кислород из его легких в ткани с медленной, но постоянной скоростью. Уникальность крокодильего гемоглобина заставила ученых задаться вопросом, почему из всех позвоночных лишь этим рептилиям достался такой белок.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи из Университета Небраски в Линкольне (США) воссоздали гемоглобин архозавра — последнего известного общего предка птиц и крокодилов, жившего 240 миллионов лет назад, а также общего предка современных крокодилов возрастом 80 миллионов лет. Оказалось, что такой уникальный гемоглобин появился лишь у крокодилов. Причем вместо нескольких ключевых аминокислотных замен его свойства обеспечивает 21 сложно взаимосвязанная мутация. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.
У большинства позвоночных способность гемоглобина захватывать и удерживать кислород определяется молекулами, известными как органические фосфаты. Именно они, присоединяясь к гемоглобину, заставляют его выпустить кислород. Однако у крокодилов и аллигаторов роль фосфатов играют бикарбонаты, образующиеся при распаде углекислого газа. Так как ткани в процессе жизнедеятельности производят много углекислого газа, образуется и бикарбонат. Его количество определяет то, как кислород будет распределен по организму, и гарантирует, что его получат ткани, которые больше всего в нем нуждаются.
Сравнение гемоглобинов архозавра и древнего крокодила помогло выявить изменения в аминокислотном составе белков. Чтобы проверить, какие из них имеют наибольшее значение, ученые добавляли определенные специфичные для крокодилов мутации в гемоглобин архозавра, и оценивали его функции.
Вопреки общепринятому мнению оказалось, что эволюционные изменения в реакции гемоглобина на бикарбонаты и фосфаты были вызваны различными наборами мутаций, так что усиление одного механизма не зависело от потери другого. Хотя нескольких аминокислотных замен было достаточно для исчезновения сайта связывания фосфатов, необходимо было множество других изменений, чтобы полностью устранить чувствительность гемоглобина к фосфатам. Примерно таким же образом две мутации, по-видимому, напрямую вызывают появление чувствительности к бикарбонату, но только другие белковые изменения позволили гемоглобину крокодилов стать настолько эффективным.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая предложили универсальный подход для определения с высокой точностью так называемой внутримолекулярной потенциальной функции — информация о ее свойствах позволяет делать прогноз поведения молекулы в различных условиях. Новый подход подходит для самых разных многоатомных молекул. В будущем он позволит точнее предсказывать спектры и динамику молекул как в условиях атмосфер планет Солнечной системы, а также более точно моделировать химические процессы на квантовом уровне.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии