Как летучие мыши-вампиры эволюционировали, чтобы извлечь максимум пользы из своей кровавой диеты

Кровь - не самая питательная еда, но это не помешало летучим мышам-вампирам напиться досыта.

Отредактировано 2023-15-06
профиль летучей мыши-вампира крупным планомКак эти любители пить кровь эволюционировали, чтобы переваривать пищу? Новый генетический анализ проливает на это свет.

Летучие мыши-вампиры - довольно необычные существа, даже по меркам летучих мышей.

Это единственные млекопитающие, которые питаются исключительно кровью, что означает, что их организмы должны были во многом адаптироваться к такому сложному рациону. Летучие мыши-вампиры также могут похвастаться очень развитыми социальными навыками, говорит Майкл Хиллер, профессор сравнительной геномики в Центре трансляционной геномики биоразнообразия LOEWE во Франкфурте, Германия.

Хиллер и его сотрудники изучают генетические изменения, которые позволили летучим мышам-вампирам процветать. Они проанализировали геномы обычных летучих мышей-вампиров и более двух десятков других летучих мышей и выявили 10 генов, которые больше не функционируют у вампиров. Некоторые из этих изменений могут помогать летучим мышам справляться с высоким уровнем железа в крови и способствовать их впечатляющим когнитивным способностям, сообщила группа 25 марта в журнале Science Advances.

"Эти потери генов многое говорят нам о прошлом естественном отборе в роду летучих мышей-вампиров", - сказал по электронной почте Джеральд Картер, поведенческий эколог из Университета штата Огайо, не принимавший участия в новом исследовании. "Эти черты связаны не только с тем, как они переваривают кровь. Они распространяются на то, как они ведут себя и даже как они думают".

По словам Хиллера, кровь является "неоптимальным" источником пищи, поскольку она почти на 80 процентов состоит из жидкости, а остальное - из белка, жиров и сахаров очень мало. Поскольку в крови так мало калорий, летучим мышам-вампирам приходится за один прием поглощать до 1,4 раза больше массы своего тела.

Среди других особенностей летучих мышей-вампиров - инфракрасные датчики на носу, острые, как бритва, резцы без эмали, позволяющие прорезать кожу ничего не подозревающей добычи, и антикоагулянты в слюне для поддержания крови во время пиршества. Они также умеют подкрадываться к добыче, прыгая на локтях, и даже могут бегать и прыгать. "Они обладают довольно исключительными навыками наземной локомоции, в то время как у других летучих мышей они гораздо более ограничены", - говорит Хиллер.

Из-за своей малопитательной диеты летучие мыши-вампиры очень уязвимы к голоду. Сытые летучие мыши регулярно делятся срыгиваемой кровью с соседями, которые не смогли добыть себе ночную пищу. "Решение о том, с кем поделиться кровью, в первую очередь определяется тем, кто помогал вам в прошлом", - говорит Хиллер. Это означает, что летучие мыши-вампиры могут узнавать своих сородичей и помнить их прошлые действия. Они также образуют прочные социальные связи; Картер и его коллеги заметили, что летучие мыши в неволе держатся вместе даже после того, как их выпустили на волю.

По словам Хиллера, чтобы поддерживать свой кровососущий образ жизни, летучие мыши-вампиры, вероятно, по-разному изменяли свои генетические инструкции. Его команда сосредоточилась на генах с мутациями, которые разрушают их способность кодировать рабочие белки. Часто такие гены инактивируются, потому что они больше не полезны для животного, в то время как в других случаях потеря гена может дать преимущество для выживания.

Чтобы понять, как эти процессы могли происходить у летучих мышей-вампиров, исследователи секвенировали геном одного из трех известных видов. Затем они сравнили его с опубликованными геномами 26 других летучих мышей в поисках генов, отсутствующих у кровососов, но присутствующих у их ближайших и более отдаленных родственников.

"Мы хотели узнать, используя этот новый геном, какие именно гены были инактивированы на ветви, ведущей к обыкновенной летучей мыши-вампиру", - говорит Хиллер. Он и его коллеги определили 13 генов, потерянных летучими мышами-вампирами, которые, по-видимому, связаны с их отличительными признаками.

О трех из них сообщалось ранее, и они были связаны с восприятием сладкого и горького вкуса, что указывает на то, что у вампиров плохо развито чувство вкуса. "Если вы питаетесь только кровью живого животного, вам не нужно беспокоиться о значении новых вкусов или о том, что ваша пища испортится", - отметил Картер.

Аналогично, среди 10 недавно обнаруженных потерь генов, говорит Хиллер: "Мы думаем, что самое простое объяснение для многих из них - это то, что люди называют "используй или потеряешь".

Летучие мыши-вампиры почти не получают сахаров и жиров из пищи, поэтому несколько генов, участвующих в переработке этих питательных веществ, возможно, больше не нужны. Не нужен был и ген, связанный с секрецией кислоты в желудке. "Их желудок превратился из органа пищеварения, выделяющего кислоту, как у нас и других летучих мышей, в орган хранения, не поддающийся перевариванию", - говорит Хиллер. Вампиры предпочитают охотиться в темное время суток - они даже избегают лунного света, - поэтому гены, необходимые для цветового зрения, вероятно, также были выведены из употребления.

Другие гены играли роль в переваривании белков и борьбе с потенциально опасными микробами, но неясно, почему они были инактивированы. Одна из возможностей заключается в том, что ген, связанный с иммунитетом, утратил свое значение из-за того, что патогены, присутствующие в крови, настолько отличаются от патогенов в других тканях животных-жертв, говорит Хиллер.

Наиболее интересными, по его словам, были два случая, когда отказ от конкретного гена, похоже, напрямую помог летучим мышам-вампирам адаптироваться к их "очень специфическому" образу жизни.

Летучие мыши-вампиры потребляют в 800 раз больше железа, чем люди, что может иметь опасные последствия. Однако исследователи выявили потерю гена, который позволяет недолговечным клеткам кишечника впитывать больше минерала, прежде чем они попадают в кишечник и выбрасываются наружу. Это позволяет держать уровень железа в организме летучих мышей под контролем.

Другой инактивированный ген кодирует фермент, который обычно расщепляет молекулу, образующуюся из холестерина. Эта молекула стимулирует участки мозга, участвующие в обучении, памяти и социальном поведении. В будущем исследователи планируют измерить, привела ли потеря фермента к повышению уровня молекулы холестерина у летучих мышей-вампиров, что может лежать в основе некоторых их социальных привычек.

Команда также недавно провела секвенирование геномов двух оставшихся видов летучих мышей-вампиров и собирается детально сравнить все три набора генетических инструкций. И хотя новые результаты показывают, что потеря генов может быть важным эволюционным механизмом, Хиллер говорит, что это еще не вся история.

"Потеря генов - это только один вид геномных изменений", - говорит он. "С новыми геномами, которые у нас есть, мы хотели бы провести более комплексные исследования, чтобы лучше понять, что лежит в основе этих адаптаций".