
Необходимость
адаптации к экстремально высоким
температурам привела совершенно разных
млекопитающих — сусликов и двугорбых
верблюдов — к одному и тому же эволюционному
решению. А именно — к одинаковым мутациям
в гене, отвечающем за болевую
чувствительность при контакте с горячими
предметами. Механизм адаптации удалось
обнаружить ученым из Йельской медицинской
школы и Университета Висконсина, работа опубликована в журнале Proceedings
of the National Academy of Sciences.
Болевые
ощущения при контакте с горячими
предметами необходимы животным, чтобы
избегать повреждения тканей. Если речь
идет о млекопитающих, то обычно порог
болевой чувствительности находится
приблизительно на уровне 40 градусов
Цельсия или чуть выше. Эта температура
существенно ниже, чем та, при которой
действительно начинают развиваться
повреждения (и это, например, позволяет
ученым создавать безопасные болевые
тесты для людей). Роль такого заниженного
порога понятна — благодаря ему животные стараются избежать самой возможности
получения ожогов. Однако если речь идет
об обитателях экстремально жарких мест
планеты, то излишне низкий болевой порог будет им только мешать. Поэтому можно
ожидать, что у млекопитающих из числа обитателей пустыни болевой порог
высокой температуры будет существенно
выше, чем у остальных. В новой работе ученым не только
удалось доказать наличие такой адаптации
у тринадцатиполосных сусликов (Ictidomys
tridecemlineatus), но и объяснить механизм ее
возникновения.
Исследование
началось с теста на горячей платформе.
При этом животных помещали на площадку с двумя участками разной температуры:
на одном она составляла 25 градусов
Цельсия, на другом была выше. Исследователи
постепенно нагревали второй участок
и следили за тем, сколько времени
проводили на нем мышь или суслик и как
это время зависело от температуры. Как
оказалось, чувствительность обитателей пустыни к горячему существенно ниже, чем у мышей
— первые пытались покинуть горячий участок,
только когда он нагревался примерно до 50
градусов, вторым было достаточно 40 градусов.
Поскольку
известно, что рецепторами высокой
температуры у млекопитающих являются
мембранные белки, кодируемые геном
TRPV1, дальнейшее исследование сосредоточилось
на отличиях в строении этих белков (они
идентичны только на 90 процентов) у
сусликов и других животных. 
Белок
TRPV1 представляет собой типичный рецептор из семейства TRP, работа которого основана на пропускании положительно заряженных ионов Na+ и/или Ca2+. TRPV1 состоит из шести
трансмембранных доменов, образующих
канал для ионов натрия и кальция, а также двух
цитозольных кусков (N- и С-концевого),
которые взаимодействуют с различными
кофакторами. Механизм чувствительности
этого белка к температуре сводится к
тому, что нагревание выше некоторого
предела приводит к изменению его
конформации, что ведет к открытию канала,
деполяризации клеточной мембраны и
передаче нервного сигнала определенной
группой нейронов в чувствительные
ганглии спинного мозга и дальше в ЦНС.
Важно отметить, что срабатывание TRPV1
может вызывать не только высокая
температура, но и, например, такое
вещество, как капсаицин (содержится в
остром перце), — этим объясняется «горячий»
вкус острых блюд.
