Плодові кажани відточили свою любов до солодкого завдяки адаптивній еволюції. Чи можуть люди запозичити хитрощі зі своєї біології? (Зображення: Keith Rose/iStock via Getty Images Plus)
Люди — не єдині ссавці, які люблять цукор. Плодожери також його люблять, з'їдаючи щодня кількість солодких фруктів, яка вдвічі перевищує вагу їхнього тіла. Однак, на відміну від людей, плодожери процвітають на раціоні, багатому на цукор. Вони можуть знижувати рівень цукру в крові швидше, ніж кажани, для яких основним джерелом їжі є комахи.
Ми — команда біологів та біоінженерів. Визначення того, як плодові кажани еволюціонували, щоб спеціалізуватися на дієті з високим вмістом цукру, спонукало нас до пошуку незвичайного підходу до терапії діабету — такого, що нас відправило аж до Ламанаї, Беліз, на Белізький бат-а-марафон, щорічну зустріч, де дослідники збирають та вивчають кажанів. Діабет, дев'ята за чисельністю причина смерті у 2019 році, може виникнути, коли організм не здатний ефективно переробляти цукор, що призводить до надлишку глюкози в крові.
У нашому нещодавно опублікованому дослідженні в Nature Communications ми та наші колеги Синбін Бек та Мартін Гемберг використали технологію, яка аналізує ДНК окремих клітин, щоб порівняти унікальні метаболічні інструкції, закодовані в геномі ямайського плодового кажана Artibeus jamaicensis, з інструкціями в геномі великого бурого кажана, який харчується комахами, Eptesicus fuscus.
Вам може сподобатися
-
Вчені стверджують, що люди можуть мати невикористані «суперсили» завдяки генам, пов'язаним зі сплячкою
-
Нові віруси виявлені у кажанів у Китаї
-
Ген, який людські предки втратили мільйони років тому, може допомогти в лікуванні подагри
Приблизно 2% ДНК складається з генів, які є сегментами ДНК, що містять інструкції, що використовуються клітинами для створення певних ознак, таких як довший язик у плодових кажанів. Інші 98% – це сегменти ДНК, які регулюють гени та визначають наявність і відсутність ознак, які вони кодують.
Щоб зрозуміти, як плодові кажани еволюціонували до споживання такої великої кількості цукру, ми хотіли визначити генетичні та клітинні відмінності між кажанами, які їдять фрукти, та кажанами, які їдять комах. Зокрема, ми розглянули гени, регуляторну ДНК та типи клітин у двох важливих органах, що беруть участь у метаболічних захворюваннях: підшлунковій залозі та нирках.
Автори дослідження Надав Ахітув (ліворуч) та Вей Гордон (праворуч) на фото з кажаном з дослідження
Підшлункова залоза регулює рівень цукру в крові та апетит, виділяючи гормони, такі як інсулін, який знижує рівень цукру в крові, та глюкагон, який підвищує його. Ми виявили, що ямайські кажани-дрозофіли мають більше клітин, що продукують інсулін та глюкагон, ніж великі бурі кажани, а також регуляторну ДНК, яка стимулює клітини підшлункової залози кажанів до ініціювання вироблення інсуліну та глюкагону. Разом ці два гормони працюють над підтримкою збалансованого рівня цукру в крові, навіть коли кажани-дрозофіли споживають велику кількість цукру.
Нирки фільтрують метаболічні відходи з крові, підтримують водно-сольовий баланс і регулюють кров'яний тиск. Нирки плодожерів повинні бути оснащені для видалення з кровотоку великої кількості води, що надходить з фруктів, зберігаючи при цьому невелику кількість солі у фруктах. Ми виявили, що ямайські плодожери скоригували склад клітин своїх нирок відповідно до свого раціону, зменшивши кількість клітин, що концентрують сечу, тому їхня сеча більш розбавлена водою порівняно з великими коричневими кажанами.
Чому це важливо
Діабет є одним із найдорожчих хронічних захворювань у світі. У 2022 році США витратили 412,9 мільярда доларів США на прямі медичні витрати та непрямі витрати, пов’язані з діабетом.
Більшість підходів до розробки нових методів лікування діабету базуються на традиційних лабораторних тваринах, таких як миші, оскільки їх легко відтворювати та вивчати в лабораторії. Але поза лабораторією існують ссавці, такі як кажани-дрозофіли, які насправді еволюціонували, щоб витримувати високе навантаження цукром. З'ясування того, як ці ссавці справляються з високим навантаженням цукром, може допомогти дослідникам визначити нові підходи до лікування діабету.
Застосовуючи нові технології характеристики клітин до цих немодельних організмів або організмів, які дослідники зазвичай не використовують для досліджень у лабораторії, ми та зростаюча кількість дослідників показуємо, що природу можна використовувати для розробки нових підходів до лікування захворювань.
Вам може сподобатися
-
Вчені стверджують, що люди можуть мати невикористані «суперсили» завдяки генам, пов'язаним зі сплячкою
-
Нові віруси виявлені у кажанів у Китаї
-
Ген, який людські предки втратили мільйони років тому, може допомогти в лікуванні подагри
Ловля фруктових кажанів – YouTube
Дивіться, що досі невідомо
Хоча наше дослідження виявило багато потенційних терапевтичних мішеней для лікування діабету, необхідно провести додаткові дослідження, щоб продемонструвати, чи можуть наші послідовності ДНК плодових кажанів допомогти зрозуміти, контролювати або вилікувати діабет у людей.
Деякі з наших знахідок щодо плодових кажанів можуть бути не пов'язані з метаболізмом або стосуватися лише ямайських плодових кажанів. Існує близько 200 видів плодових кажанів. Вивчення більшої кількості кажанів допоможе дослідникам з'ясувати, які послідовності ДНК плодових кажанів є релевантними для лікування діабету.
Наше дослідження також зосереджувалося лише на підшлунковій залозі та нирках кажанів. Аналіз інших органів, що беруть участь у метаболізмі, таких як печінка та тонкий кишечник, допоможе дослідникам глибше зрозуміти метаболізм плодожерів та розробити відповідні методи лікування.
Що далі? ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
—Кажани з дивно гігантськими пенісами займаються сексом до 12 годин так, як ніколи раніше не бачили у ссавців
— Препарат може зменшити потребу в інсуліні при діабеті 1 типу, натяки на ранні випробування
— Вчені розкрили секрети гарчання кажанів, що нагадує важкі метали
Наша команда зараз тестує регуляторні послідовності ДНК, які дозволяють плодовим кажанам їсти так багато цукру, і перевіряє, чи можемо ми використовувати їх для кращого регулювання реакції людей на глюкозу.
Ми робимо це, замінюючи регуляторні послідовності ДНК у мишей послідовностями ДНК плодових кажанів та тестуючи їхній вплив на те, наскільки добре ці миші контролюють рівень глюкози.
Цю відредаговану статтю перевидано з The Conversation за ліцензією Creative Commons. Прочитайте оригінальну статтю.
ТЕМИ цукор
Вей Гордон
Докторка Гордон є доценткою кафедри біології в коледжі Менло. Це її перший рік викладання в коледжі Менло. Докторка Гордон вступила до аспірантури, щоб стати професоркою бакалаврату та працювати в закладі, орієнтованому на студентів. До приходу на факультет докторка Гордон викладала курси для аспірантів в Каліфорнійському університеті в Сан-Франциско та курси для бакалаврату в Університеті Сан-Франциско, Державному університеті Сан-Франциско та Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго, а також початкові курси в державних школах Сан-Франциско. У коледжі Менло докторка Гордон зосереджується на підвищенні інтересу до STEM серед груп, які недостатньо представлені в STEM, та на залученні студентів до навколишнього центру біотехнологій.
Доктор Гордон розпочала дослідження в Інституті океану в Дана-Пойнт, Каліфорнія, де працювала стажером-землеробом. Вона провела проект створення штучних рифових мешканців з місцевими морськими акулами та започаткувала освітню виставку з аквапоніки. Доктор Гордон продовжила працювати стажером-землеробом у лабораторії доктора Дебори Єлон в Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго, де перейшла на лабораторний стіл для вивчення розвитку серця даніо реріо. Доктор Гордон одночасно працювала асистентом лаборанта в лабораторії доктора Майке Сандер в Консорціумі регенеративної медицини Сенфорда, а пізніше в лабораторії доктора Амро Хамдуна в Океанографічному інституті Скріппса як науковий співробітник та стипендіат імені Девіда Марка Бєлкіна з питань навколишнього середовища та екології (URS). Вивчаючи транспортери ліків та ембріональний розвиток морських їжаків у лабораторії доктора Хамдуна, доктор Гордон став піонером спільного проєкту між лабораторіями доктора Хамдуна та доктора Єлона, визначивши тип клітин в ембріоні даніо реріо, який, ймовірно, захищає ембріональний розвиток від шкідливих малих молекул (Gordon et al., Aquatic Toxicology, 2019).
Будучи аспіранткою, докторка Гордон приєдналася до лабораторії доктора Надава Ахітува в Каліфорнійському університеті в Сан-Франциско, щоб досліджувати генетичні фактори, що лежать в основі еволюції фруктоїдності (спеціалізації на фруктах) у ссавців. Вивчаючи ДНК ссавців, які адаптувалися до раціону з високим вмістом цукру, кажанів та приматів, докторка Гордон та її колеги можуть ідентифікувати нові мішені ДНК для терапії метаболічних захворювань у людей, таких як діабет. Докторка Гордон використовувала методи як порівняльної геноміки, так і функціональної геноміки для свого дослідження, а також подорожувала до Белізу, щоб працювати з кажанами та іншими дослідниками кажанів з усього світу на “Bat-a-thon”. Докторка Гордон отримала гранти NSF GRFP, а також грант NIH EDGE CMT разом з докторкою Ахітув для просування своїх досліджень. Доктор Гордон виявив багато адаптацій плодоїдних тварин у нирках та підшлунковій залозі плодоїдних кажанів, включаючи диференційно активні гени та регуляторні області, що беруть участь у балансі рідини та електролітів у нирках плодоїдних тварин, а також збільшення ендокринних та зменшення екзокринних клітин у підшлунковій залозі плодоїдних тварин (Gordon and Baek et al., BioRxiv, 2023). Більше робіт доктора Гордона буде опубліковано найближчими роками.
Дослідження докторки Гордон у коледжі Менло будуть присвячені загальній біологічній освіті. Вона тестуватиме різноманітні методики та збиратиме дані. Зрештою, вона має намір використати свій досвід у галузі генетики для розробки нових курсів у коледжі Менло, які відповідають інтересам студентів та готуватимуть їх до того, щоб стати позитивними лідерами змін у швидкозростаючих біотехнологічних сферах геноміки, генної терапії та фармацевтики.
Читати далі
Вчені стверджують, що люди можуть мати невикористані «суперсили» завдяки генам, пов'язаним зі сплячкою
Нові віруси виявлені у кажанів у Китаї
Ген, який людські предки втратили мільйони років тому, може допомогти в лікуванні подагри
Зміна дієти може полегшити лікування раку мозку, згідно з попередніми дослідженнями
Чоловік з діабетом виробляє власний інсулін після трансплантації геномно-редагованих клітин
8-річна дитина з рідкісним, смертельним захворюванням демонструє разюче покращення після експериментального лікування
Останні новини про діабет
Чоловік з діабетом виробляє власний інсулін після трансплантації геномно-редагованих клітин
Дослідження на тваринах показує, що ми нарешті можемо зрозуміти, як метформін знижує рівень цукру в крові
Вперше вчені вилікували діабет 1 типу, перепрограмувавши власні жирові клітини людини.
FDA радить остерігатися смарт-годинників, які обіцяють вимірювати рівень цукру в крові без уколів шкіри
Які овочі корисні для діабетиків?
Веганська дієта для діабетиків: поради, переваги та безпека
Останнє в розділі «Думки»
«Коли люди збираються в групи, часто виникає дивна поведінка»: Як зростання популярності онлайн-соціальних мереж катапультувало дисфункціональне мислення
«Ваш страх цілком обґрунтований»: як діяльність людини підвищила ризик захворювань, що передаються кліщами, таких як хвороба Лайма
Як поверхня, на якій ви тренуєтеся, може збільшити ризик виникнення судом
«Серйозні несприятливі та непередбачувані наслідки»: полярна геоінженерія не є відповіддю на зміну клімату
JWST натякає, що TRAPPIST-1e може мати атмосферу
РФК-молодший хоче реформувати національний «вакцинний суд». Ось що йому заважає.
ОСТАННІ СТАТТІ
1. «Шок»: виявлено, що чорна діра зростає у 2,4 рази швидше за теоретичну межу
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зверніться до експертів Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “виключити-з-синдикації,type_opinion,type-crosspost,serversidehawk,videoarticle,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
