Aštuonkojų, sepijų ir kalmarų čiuptuvų siurbtukuose esantys skonio receptoriai evoliucionavo „ragauti“

Mokslininkai atrado, kad aštuonkojų evoliucija paskatino juos išvystyti skonio receptorius riebiems junginiams, o kalmarų ir sepijų – kartiems. „Tai visiškai nauja jutimo sistema“, - sako Maude Baldwin, evoliucijos biologė iš Seewiesen biologinio intelekto instituto Vokietijoje. „ Kartu šie duomenys suteikia precedento neturinčių žinių apie jutimo sistemų vystymąsi“. Galvakojų moliuskų receptorių tyrimai taip pat gali padėti sužinoti, kaip vystėsi žmogaus skonio jutimo sistemos ir kaip baltymai, ar net organizmai, įgyja naujų funkcijų. „Tai labai pagilina mūsų suvokimą apie tai, kaip vyksta baltymų evoliucija“, - sako Baldwin.

Aštuonkojai, savo čiuptuvais gali „paragauti“ daugelį „riebių ar lipnių“ molekulių. Ankstesniame tyrime Harvardo fiziologas Nicholas Bellono ir jo kolegos išsiaiškino, kad Kalifornijos dvidėmių aštuonkojų (Octopus bimaculoides) čiuptuvuose esantys statinės formos baltymai, dar žinomi kaip chemotaktiliniai receptoriai, leidžia galvakojams justi terpenų – „riebių“, vandenyje netirpių cheminių junginių skonį. Norėdami išsamiau ištirti šiuos baltymus, Bellono bendradarbiavo su Ryan‘u Hibbs‘u iš Teksaso universiteto. Hibbs‘as ir jo kolegos naudojo krioelektroninę mikroskopiją, baltymo trimatei struktūrai tirti. Žvelgdami į tiriamą baltymą, mokslininkai aptiko, kad jo struktūrinėje dalyje, vadinamojoje „kišenėje“, skirtoje aptikti chemines medžiagas, yra įstrigusi didelė molekulė.

Šis atradimas mokslininkams suteikia užuominų apie baltymo funkciją. Paaiškėjo, kad paslaptinga molekulė buvo detergento, skirto paruošti baltymą mikroskopavimui, sudėtinė dalis. Ši molekulė skiriasi nuo kitų molekulių, kurios jungiasi prie neurotransmiterių receptorių iš kurių išsivystė chemotaktiliniai receptoriai, sako Hibbs‘as.

„Neurotransmiteriai yra maži ir tirpūs. Ši molekulė yra stambi ir riebi. Išbandydami įvairių tipų molekules, Bellono‘s komanda nustatė, kad aštuonkojų receptoriai gali aptikti tik „riebias, lipnias“ molekules, kurios netirpsta vandenyje.

„Kadangi aštuonkojai prisiliesdami jaučia grobį, logiška, kad jų skonio receptoriai išsivystė aptikti molekules, kurios lieka prilipusios prie povandeninių paviršių, o ne chemines medžiagas, kurios lengvai išsisklaido vandenyje“, sako Hibbs‘as. Bet ne visos „riebios“ molekulės yra „skanios“ aštuonkojams. Vieno tyrimo metu mokslininkai ant nupjauto čiuptuvo užlašino vieną iš „neskanių“ medžiagų, kurios poveikis visus nustebino: čiuptuvas iššliaužė iš indo, kuriame buvo patalpintas, tolyn nuo matavimo aparato.

Norėdami išsiaiškinti, ar kiti galvakojai moliuskai skonį jaučia panašiai kaip aštuonkojai, mokslininkai atliko genetinę analizę. Tyrėjų komanda nustatė, kad aštuonkojai turi 26 genus, kurių kiekvienas koduoja šiek tiek skirtingą chemotaktilinio receptoriaus baltymą.

Ištyrę kalmarų ir sepijų genus, mokslininkai išsiaiškino, kad šios galvakojų moliuskų rūšys taip pat turi modifikuotus neurotransmiterių receptorius savo čiuptuvuose. Tačiau, kalmarų ir sepijų receptoriai geba aptikti karčius, vandenyje sklindančius junginius. Neurologas ir evoliucijos biologas Harold‘as Zakon‘as teigia, kad kartus skonis veikia kaip signalas, kad kažkas aplinkoje yra nuodinga ar sugedę, todėl gyvūnai dažniausiai vengia karčių junginių. Kartūs junginiai taip pat priverčia kalmarus suriesti čiuptuvus. Kalmarai ilgiau užtrukdavo valgydami krevetes, mirkytas karčioje medžiagoje lyginant su įprastu grobiu.

Skirtingų rūšių medžioklės strategijos atspindi ir jų receptorių tipus. Aštuonkojai „viską tyrinėja čiuptuvais“, - sako Bellono, „ir tikriausiai savo tyrinėjimams jie naudoja chemotaktilinius receptorius“. Nors aštuonkojai naudoja regėjimą, kad gaudytų grobį dienos šviesoje, chemotaktiliniai receptoriai padeda jiems medžioti tamsoje ir rasti grobį, pasislėpusį plyšiuose. Kalmarai ir sepijos yra plėšrūnai, kurie medžiojant pasitelkia tik regėjimą. Kartumo jausmo receptoriai padeda jiems apsispręsti ėsti grobį ar ne, tuo metu, kai jį sučiumpa.

Aštuonkojų ir kalmarų receptoriai išsivystė prieš 300 milijonų metų. Sunku pasakyti ar medžioklės stilius, ar receptoriaus tipas atsirado pirmas, o gal šie bruožai evoliucionavo kartu. Tyrėjai išsiaiškino, kad aštuonkojai taip pat turi kitą chemotaktilinių receptorių tipą, tačiau dar nėra aišku kokio tipo molekules šie receptoriai gali pajusti. Harold‘as Zakon‘as sako: „prireiks metų, kad išsiaiškintume, ką aptinka visi galvakojų moliuskų receptoriai ir kaip jie veikia gyvūnų elgseną“.

Autorius Modestas Petrauskas

Originalus straipsnis: https://www.sciencenews.org/article/octopus-squid-cuttlefish-arms-evolve-taste