Zinātnieku grupa pirmo reizi ir identificējusi iepriekš nezināmu šūnu tipu Birmas pitonu zarnās, kas ļauj tiem pilnībā pārstrādāt savu medījumu kaulus. Šis atklājums palīdz izskaidrot, kā šie rāpuļi spēj sagremot veselas skeleta daļas, neatstājot pēdas, precīzi regulējot tādu minerālvielu kā kalcija un fosfora uzsūkšanos.
Saturs
No pirmā acu uzmetiena skelets šķiet nepārvarams šķērslis pārtikas gremošanai . Garas, blīvas, kalcinētas kaulas, kam piemīt dabiska izturība. Tomēr ir dzīvnieki, kas tās ne tikai norij, bet pilnībā sagremo. Čūska, kas apēd savu upuri veselu, neatdalot gaļu no kauliem, var šokēt. Maz kas zina, ka pēc dažām dienām no apēstā dzīvnieka nepaliek nekas. Neviens kaulu pēds. Viss tiek klusi pārstrādāts ar pārsteidzoši efektīvu gremošanas sistēmu.
Jauns zinātnisks pētījums nupat atklājis šī gremošanas fenomena noslēpumu. Pētnieki ir atklājuši iepriekš nezināmu šūnu tipu Birmas pitonu ( Python bivittatus ) zarnās, kas ļauj tiem pilnībā sadalīt un pārstrādāt savas upura skeleta daļas. Atklājums, kas publicēts žurnālā „Journal of Experimental Biology”, ir pirmais pierādījums par specifiska šūnu mehānisma esamību, kas regulē kalcija, fosfora un citu minerālvielu saturu norītajos kaulos. Visvairāk pārsteidz tas, ka šāda veida šūnas nekad nav aprakstītas nevienam citam mugurkaulniekam.
Jaunas šūnas zinātnei, nevis pitoniem
Birmāņu pitoni nav parasti plēsēji. Atšķirībā no vairuma plēsīgo zīdītāju, tie nekož un neizlasa medījuma ķermeņa daļas. Tie norij to veselu . Tas ietver muskuļus, iekšējos orgānus, ādu un, vissvarīgākais, kaulus. Lai gan varētu šķist, ka to gremošanas sistēma ir vienkārši skābāka vai spēcīgāka, process ir daudz sarežģītāks. Panākumu atslēga slēpjas specializētās šūnās, kas izklāj to zarnas .
Šīs iepriekš neievērotās šūnas ražo daļiņas, kas sastāv no kalcija, fosfora un dzelzs – galvenajiem minerālvielām, kas atrodamas kaulos. Pēc vadošā pētnieka, doktora Žana-Ervē Ligno teiktā, tās ir „ ļoti šauras šūnas ar īsām mikrovilnītēm un apikālu krokām, kas veido kriptu”. Tieši šajā iekšējā kriptā uzkrājas daļiņas, kas ļauj pieņemt, ka šīs šūnas pilda regulējošu funkciju vai izvada kalcija pārpalikumu.
Atklājums nebija nejaušs. Pētnieki izstrādāja eksperimentu ar trim dažādiem čūsku barības veidiem: viens ar veselu medījumu, otrs ar medījumu bez kauliem un trešais ar medījumu bez kauliem, papildinātu ar kalciju. Tikai pitoniem, kas saņēma kalciju – vai nu caur kauliem, vai kā piedevu – šajās šūnās veidojās minerālās daļiņas. Pitoniem, kas barojās tikai ar gaļu, tās neveidojās.
Pilnīga kaulu sagremošana: smalks līdzsvars
Kalcijs ir ļoti svarīgs minerālvielas, bet tā pārliecība var būt toksiska. Tāpēc ir tik svarīgi, lai būtu mehānismi, kas kontrolē tā uzsūkšanos. Pētnieki pieņem, ka pitoniem šo funkciju pilda nesen aprakstītās šūnas. „Mēs vēlējāmies saprast, kā tās var pārstrādāt un ierobežot tik lielu kalcija daudzumu, kas uzsūcas caur zarnu sienu,” skaidro doktors Ligno.
Fakts, ka čūsku izkārnījumos netika atrasti kaulu fragmenti, apstiprina, ka skeleti tika pilnībā sagremoti un uzsūkti . Tomēr tas nenozīmē, ka visi minerālvielas nonāca organismā. Patiesībā pārpalikums, visticamāk, uzkrājas šo šūnu veidotos daļiņās un tiek izvadīts no organisma kontrolētā veidā. Šis atklājums atrisina senu mīklu par to, kā daži rāpuļi var sagremot kaulus, neciešot no hiperkalciēmijas.
Turklāt pētījums liecina, ka šīs šūnas sastopamas ne tikai Birmas pitoniem. Tās ir atrastas arī citām pitonu un vāveru sugām, kā arī jaudzīgajai ķirzaka ( Heloderma suspectum ) – indīgai ķirzakai, kas arī apēd savu upuri veselu. Tas ļauj pieņemt, ka šis mehānisms var būt sastopams dažādiem rāpuļiem ar līdzīgām ēšanas ieradēm.
Secinājumi, kas pārsniedz reptiļu robežas
Viens no visintriģējošākajiem šī atklājuma aspektiem ir tā potenciālā evolucijas nozīme . Pētījuma autori pieļauj, ka citas sugas, kas barojas ar veseliem kauliem, piemēram, daži jūras plēsēji vai putni, kas barojas ar maitām, varētu attīstīt līdzīgus mehānismus. “Jūras plēsēji, kas barojas ar kaulainām zivīm vai ūdens zīdītājiem, saskaras ar to pašu problēmu,” saka Ligno. “Putni, kas barojas galvenokārt ar kauliem, piemēram, bārdainais Gypaetus barbatus, arī varētu būt interesanti kandidāti.”
Šis novērojums paver jaunas pētījumu jomas. Lai gan pagaidām nav pierādījumu, ka līdzīgas šūnas ir sastopamas zīdītājos, piemēram, delfīnos vai jūras putnos, zinātnieki neizslēdz šādu iespēju. Atklājums, kas gūts reptiļiem, var kalpot par modeli, lai pētītu līdzīgus mehānismus citās evolūcijas atzaros.
Turklāt pētījums uzsver nepieciešamību pārskatīt mūsu izpratni par kaulu gremošanas procesu mugurkaulniekiem . Līdz šim kaulu fragmentācija un izšķīšana tika uzskatīta par vispārēju ķīmisko procesu. Tomēr šāda specializēta šūnu tipa esamība liecina par ļoti specifisku anatomisko pielāgošanos, kas nodrošina šādu gremošanas efektivitāti.
Nākotnes pētījumi: ārpus zarnām
Atklājums arī rada jautājumus par to, kā šīs šūnas attīstās, kā tās aktivizējas un kāds ir to dzīves cikls. Vai tās parādās tikai pēc noteiktu ēdienu uzņemšanas? Vai tās pastāvīgi atjaunojas? Vai tās var ietekmēt hormonāli vai ekoloģiski faktori? Šie jautājumi pagaidām paliek bez atbildes, bet pētnieku grupa cer atbildēt uz tiem nākamajos pētījuma posmos.
No otras puses, padziļinātāka izpratne par šo šūnu tipu var būt praktiski pielietojama. Kalcija regulēšanas mehānismi ir ļoti svarīgi medicīnā un uzturā. Izpratne par to, kā šīs šūnas modulē minerālvielu uzsūkšanos un izvadīšanu, var radīt jaunas idejas cilvēku kalcija deficīta slimību ārstēšanai.
Pētījums arī parāda, kā salīdzinošā bioloģija — dažādu sugu funkciju analīze — var palīdzēt atrast ģeniālus evolūcijas risinājumus izplatītām problēmām. Šajā gadījumā uzdevums ir izmantot kaulu barības vielas, nekaitējot organismam ar minerālvielu pārlieku daudzumu . Pītoni, izmantojot slēptu un efektīvu stratēģiju, šķiet, ir atraduši ļoti efektīvu risinājumu.
