Функциональные изменения термочувствительных молекул в ходе адаптации к среде

Животные адаптировались к разнообразным температурным условиям. В процессе адаптации предпочитаемые температурные диапазоны для выживания смещаются у видов, приспособленных к разным температурным нишам. Соответственно, должны происходить эволюционные изменения в термовосприятии.

Для изучения молекулярной основы этих изменений исследователи сравнили функциональные свойства термосенсоров у видов когтистых лягушек (род Xenopus), адаптированных к разным температурным нишам в Африке. У этих лягушек за восприятие тепла отвечают ионные каналы TRPV1 и TRPA1.

Эволюция TRPV1

В предыдущем исследовании было показано, что тепловые реакции TRPV1 различаются у Xenopus laevis (прохладная ниша) и Xenopus tropicalis (теплая ниша). При тепловой стимуляции TRPV1 X. laevis давал максимальный ответ с первой стимуляции, тогда как TRPV1 X. tropicalis давал лишь слабый ответ на первую стимуляцию, и его реакции постепенно усиливались при повторных нагреваниях.

В новой работе исследователи проанализировали ещё два вида: адаптированного к теплу Xenopus muelleri и к холоду Xenopus borealis. Их TRPV1 показали тепловые реакции, сходные с TRPV1 X. laevis.

Для выяснения эволюционного процесса были реконструированы предковые белки TRPV1. Реконструированный предковый TRPV1 также показал реакции, сходные с X. laevis. Это говорит о том, что специфическое изменение тепловых реакций TRPV1 произошло только в линии, ведущей к X. tropicalis. Поскольку сходного функционального сдвига не произошло от предка к X. muelleri, изменения в реакциях TRPV1 не всегда связаны с выбором температурной ниши в эволюции Xenopus.

Эволюция TRPA1

Сравнение TRPA1 у четырёх видов Xenopus показало, что активность, вызываемая теплом у TRPA1 видов, адаптированных к прохладным нишам, была значительно выше, чем у TRPA1 видов из тёплых ниш.

Это открытие предполагает, что виды, адаптированные к прохладным условиям, увеличили активность теплового сенсора (или наоборот, виды из тёплых ниш её снизили), чтобы острее реагировать на воздействие тепла.

Таким образом, исследование показало важную роль эволюционных изменений термосенсоров в адаптации к окружающей среде.