Ryhmä tutkijoita on ensimmäistä kertaa tunnistanut burmanpytonin suolistossa aiemmin tuntemattoman solutyypin, jonka avulla ne voivat täysin sulattaa saaliinsa luut. Tämä löytö auttaa selittämään, kuinka nämä matelijat pystyvät sulattamaan kokonaisia luurankoja jälkiä jättämättä ja säätelemään tarkasti mineraalien, kuten kalsiumin ja fosforin, imeytymistä.
Sisällysluettelo
Ensi silmäyksellä luuranko näyttää ylivoimaiselta esteeltä ruoansulatukselle . Pitkät, tiheät, kalsinoituneet luut, joilla on luonnollinen kestävyys. Silti on eläimiä, jotka eivät vain niele niitä, vaan sulattavat ne kokonaan. Käärme, joka syö saaliinsa kokonaan, irrottamatta lihaa luista, voi olla järkyttävä näky. Harvat tietävät, että muutaman päivän kuluttua syödystä eläimestä ei jää mitään jäljelle. Ei jälkeäkään luista. Kaikki hajoaa hiljaa ja hämmästyttävän tehokkaasti ruoansulatusjärjestelmässä.
Uusi tieteellinen tutkimus on juuri paljastanut tämän ruoansulatusilmiön salaisuuden. Tutkijat ovat löytäneet aiemmin tuntemattoman solutyypin burmanpytonien ( Python bivittatus ) suolistosta, joka mahdollistaa niiden saaliin luiden täydellisen hajottamisen ja sulattamisen. Journal of Experimental Biology -lehdessä julkaistu löytö on ensimmäinen todiste erityisen solumekanismin olemassaolosta, joka säätelee nieltyjen luiden sisältämän kalsiumin, fosforin ja muiden mineraalien aineenvaihduntaa. Kaikkein hämmästyttävintä on, että tätä solutyyppiä ei ole koskaan kuvattu missään muussa selkärankaisessa.
Uudet solut tieteelle, ei pytoneille
Burman pytonit eivät ole tavallisia saalistajia. Toisin kuin useimmat saalistavat nisäkkäät, ne eivät pureskele eivätkä valitse saaliinsa ruumiinosia. Ne nielevät sen kokonaan . Tähän kuuluvat lihakset, sisäelimet, iho ja, mikä tärkeintä, luut. Vaikka saattaisi vaikuttaa siltä, että niiden ruoansulatusjärjestelmä on vain happamampi tai tehokkaampi, prosessi on paljon monimutkaisempi. Avain menestykseen piilee niiden suolistoa peittävissä erikoistuneissa soluissa .
Nämä aiemmin havaitsemattomat solut tuottavat hiukkasia, jotka koostuvat kalsiumista, fosforista ja raudasta – luiden päämineraaleista. Johtavan tutkijan, tohtori Jean-Hervé Lignin mukaan nämä ovat ” erittäin kapeita soluja, joissa on lyhyet mikrovillat ja apikaalinen taitos, joka muodostaa kryptan ”. Juuri tähän sisäiseen kryptaan hiukkaset kertyvät, mikä viittaa siihen, että nämä solut säätelevät tai poistavat ylimääräistä kalsiumia.
Löytö ei ollut sattumaa. Tutkijat kehittivät kokeen, jossa käärmeille annettiin kolmea erilaista ruokavaliota: yksi koostui kokonaisista saaliseläimistä, toinen luuttomista saaliseläimistä ja kolmas luuttomista saaliseläimistä, joihin oli lisätty kalsiumia. Vain kalkkia saaneiden pytonien soluissa muodostui mineraalihiukkasia, joko luiden kautta tai lisäravinteena. Pelkästään lihaa syöneillä pytoneilla hiukkasia ei muodostunut.
Luiden täydellinen sulatus: herkkä tasapaino
Kalsium on erittäin tärkeä mineraali, mutta sen ylimäärä voi olla myrkyllistä. Siksi on tärkeää, että imeytymistä säätelevät mekanismit toimivat. Tutkijat olettavat, että pytonien tapauksessa tämän tehtävän hoitavat äskettäin kuvatut solut. ”Halusimme ymmärtää, kuinka ne voivat prosessoida ja rajoittaa niin suuria määriä kalsiumia, joka imeytyy suolen seinämän läpi”, tohtori Ligno selittää.
Se, että käärmeiden ulosteista ei löytynyt luunpalasia, vahvistaa, että luut olivat täysin sulaneet ja imeytyneet. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että kaikki mineraalit päätyvät elimistöön. Todennäköisesti ylimääräinen osa kertyy näiden solujen muodostamiin hiukkasiin ja poistuu elimistöstä hallitusti. Tämä löytö ratkaisee vanhan mysteerin siitä, kuinka jotkut matelijat voivat sulattaa luita kärsimättä hyperkalsiemiasta.
Lisäksi tutkimus osoittaa, että näitä soluja ei esiinny vain burmanpytoneissa. Niitä on löydetty myös muista pyton- ja boakäärmeistä sekä heloderma suspectum -nimisestä myrkyllisestä liskosta, joka myös syö saaliinsa kokonaan. Tämä viittaa siihen, että kyseinen mekanismi voi olla läsnä erilaisilla matelijoilla, joilla on samanlaiset ruokailutottumukset.
Reptilien ulkopuolelle ulottuvat johtopäätökset
Yksi tämän löydön kiehtovimmista näkökohdista on sen mahdollinen evoluution merkitys . Tutkimuksen tekijät olettavat, että muut kokonaisia luita syövät lajit, kuten jotkut meripetolinnut tai raadonsyöjä linnut, ovat voineet kehittää samanlaisia mekanismeja. ”Meripetolinnut, jotka syövät luullista kalaa tai vesinisäkkäitä, kohtaavat saman ongelman”, Ligno sanoo. ”Linnut, jotka syövät pääasiassa luita, kuten partapöllö (Gypaetus barbatus), voisivat myös olla mielenkiintoisia ehdokkaita.”
Tämä havainto avaa uusia tutkimussuuntia. Vaikka toistaiseksi ei ole näyttöä vastaavien solujen olemassaolosta nisäkkäillä, kuten delfiineillä tai merilinnuilla, tutkijat eivät sulje pois tätä mahdollisuutta. Reptileistä saatu löytö voi toimia mallina vastaavien mekanismien tutkimiselle muissa evoluutiopuun haaroissa.
Lisäksi tutkimus korostaa tarvetta uudistaa käsitystämme selkärankaisten luiden ruoansulatusprosessista . Tähän asti luiden fragmentoituminen ja liukeneminen on katsottu yleiseksi kemialliseksi prosessiksi. Tämän erikoistuneen solutyypin olemassaolo viittaa kuitenkin hyvin spesifisten anatomisten sopeutumien olemassaoloon, jotka mahdollistavat tällaisen ruoansulatuksen tehokkuuden.
Tulevaisuuden oppiminen: suoliston ulkopuolella
Löytö herättää myös uusia kysymyksiä siitä, miten nämä solut kehittyvät, miten ne aktivoituvat ja mikä on niiden elinkaari. Ilmaantuvatko ne vain tiettyjen aterioiden jälkeen? Uusiutuvatko ne jatkuvasti? Voivatko hormonaaliset tai ympäristötekijät vaikuttaa niihin? Nämä kysymykset ovat toistaiseksi vastaamatta, mutta tutkimusryhmä toivoo löytävänsä vastaukset seuraavissa tutkimuksen vaiheissa.
Toisaalta tämän tyyppisten solujen syvällisempi ymmärtäminen voi olla käytännön sovelluksia. Kalsiumin säätelymekanismit ovat perustavanlaatuisia lääketieteessä ja ravitsemuksessa. Ymmärtämällä, miten nämä solut säätelevät mineraalien imeytymistä ja erittymistä, voidaan löytää uusia ideoita ihmisten kalsiumpuutosta aiheuttavien sairauksien hoitoon.
Tutkimus osoittaa myös, kuinka vertaileva biologia – eri lajien toimintojen analysointi – voi auttaa löytämään nerokkaita evoluution ratkaisuja yleisiin ongelmiin. Tässä tapauksessa haasteena on, kuinka hyödyntää luiden ravintoaineita vahingoittamatta elimistöä mineraalien ylimäärällä . Pythons, käyttämällä piilotettua ja tehokasta strategiaa, näyttävät löytäneen erittäin tehokkaan ratkaisun.
