Una variación de un solo aminoácido en un receptor clave en las ballenas puede ayudar a explicar por qué algunas especies de cetáceos desarrollaron cuerpos musculosos y elegantes para cazar peces y focas, mientras que otras crecen a tamaños masivos al alimentarse por filtración de grandes volúmenes de plancton, unha encontrado un equipo de investigación internacional.
Los hallazgos están programados para ser publicados el 18 de julio en Informes científicos , una revista de acceso abierto de los editores de Nature.
El trabajo fue dirigido por Roger Cone, un investigador de obesidad del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad de Michigan que ha pasado su carrera estudiando el sistema de melanocortina. Al igual que el termostato en una pared determina cuánta energía térmica hay en una habitación, la melanocortinaLos circuitos caracterizados por el laboratorio Cone determinan cuánta energía se almacena en forma de grasa. Las mutaciones en este sistema son la causa genética más común de obesidad de inicio temprano en humanos.
Dada la importancia del sistema de melanocortina para la alimentación y el equilibrio energético en peces y mamíferos, Cone y sus colaboradores pensaron que las variaciones en los genes de la melanocortina pueden desempeñar un papel fundamental en la evolución de diferentes tipos de conductas alimentarias y tamaños corporales.
Cuando Liyuan Zhao, bióloga marina y académica de la Ocean University en China, vino al laboratorio Cone para una beca de visita, decidió examinar esta idea en ballenas. Quería saber: ¿Podría la variación en el sistema de melanocortina jugar un papel?en las diferencias entre los dos subórdenes principales de ballenas: Odontoceti, que incluye delfines y orcas, y Mysticeti, que incluye ballenas jorobadas y azules
Los Odontoceti se alimentan cazando presas, mientras que los enormes Myticeti se alimentan por filtración. Los Odontoceti más pequeños crecen hasta alrededor de 5 pies de largo, mientras que los Myticeti, como la ballena azul, pueden alcanzar los 100 pies.
A través de una colaboración con el Southwest Fisheries Science Center de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica en La Jolla, California, Zhao pudo obtener muestras de ADN de ballena de un depósito existente. Luego, el equipo secuenció el receptor de neuropéptidos MCR4 de 20 especies de cetáceos y encontróuna diferencia importante que correspondía perfectamente a los dos grupos. Odontoceti, o ballenas dentadas, tienen el aminoácido arginina en la posición 156 en el código genético, mientras que Mysticeti, o ballenas barbadas, tienen glutamina.
Experimentos adicionales revelaron que tener una glutamina en esa posición aumentaba significativamente la sensibilidad del receptor MCR4 al ligando que lo activa naturalmente.
"Nuestros datos sugieren que el sistema de melanocortina está más regulado en las ballenas que cazan y, a la inversa, que los alimentadores de filtro gigantes pueden recibir señales de saciedad reducidas de este sistema. Esta diferencia bien podría haber jugado algún papel en la divergencia deestos dos tipos principales de cetáceos, y pueden ayudar a explicar las diferencias en el comportamiento de alimentación y la asombrosa variedad de tamaños corporales entre las ballenas, que es mucho mayor que en cualquier otro tipo de mamífero ", dijo Cone, director del Instituto de Ciencias de la Vida de la UM.donde se encuentra su laboratorio, y profesor de fisiología molecular e integrativa en la Facultad de Medicina de la UM.
Mientras trabaja en muchos laboratorios en el LSI, incluido el laboratorio de Cone, busca llevar los descubrimientos de "la mesa a la cama", aplicando los hallazgos básicos a la salud humana, Cone bromeó diciendo que su investigación también va de "la mesa a la barra".El Departamento de Agricultura y el Fondo Binacional de Investigación y Desarrollo Agrícola Estados Unidos-Israel han financiado el laboratorio del Cono para aplicar lo que están aprendiendo sobre alimentación y crecimiento en diferentes especies para mejorar la eficiencia alimenticia en especies de peces de importancia agrícola.
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Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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