Evolution of
Mammalian Diving Capacity Traced by Myoglobin Net Surface Charge
- Scott
Mirceta1,
- Anthony
V. Signore2,
- Jennifer
M. Burns3,
- Andrew
R. Cossins1,
- Kevin
L. Campbell2,
- Michael
Berenbrink1,*
Evolución de la extendida resistencia a la apnea permite
la explotación del nicho acuático por numerosos linajes de mamíferos y se logra
elevadas reservas de oxígeno del cuerpo y las adaptaciones morfológicas y
fisiológicas que promuevan su uso económico. Altas concentraciones de mioglobina
del músculo en particular, están mecánicamente vinculados con una capacidad de
buceo fenotipo extendido, sin embargo, se sabe poco sobre las bases moleculares
y bioquímicas de esta especialización clave. Hemos modelado la historia
evolutiva de este pigmento respiratorio más de 200 millones de años de evolución
de los mamíferos para dilucidar el desarrollo de la capacidad máxima de buceo durante
las grandes transiciones tierra-agua de mamíferos.
Dibujo: Reconstrucción evolutiva de la carga superficial neta mioglobina en los
mamíferos terrestres y acuáticos. La cifra revela una firma molecular de la carga
superficial neta mioglobina elevada en todos los linajes de mamíferos buceadores
de élite que viven con una historia acuática extendida (siluetas superiores). Esta
firma se utiliza para inferir la capacidad de salto de especies extintas que
representan distintas etapas de transición tierra-agua de mamíferos (†).
Métodos
En primer lugar, se determinó la relación entre la concentración máxima de la mioglobina y de su carga superficial secuencia derivada de red a través de vivir los taxones de mamíferos. Mediante el uso ancestral secuencia de reconstrucción que luego rastreamos carga superficial neta mioglobina en una filogenia de 130 especies para inferir las concentraciones musculares mioglobina ancestrales. Por último, se estimó el tiempo de inmersión máximo de especies extintas de transición sobre la base de la relación de esta variable con la concentración de mioglobina muscular y masa corporal en los mamíferos buceo existentes.
Resultados
Revelamos una firma molecular de adaptación de carga superficial neta mioglobina elevada en todos los linajes de mamíferos buceadores con una historia, desde acuáticos extendido 16-g musarañas agua a 80.000 kg ballenas, que se correlaciona con el aumento exponencial de las concentraciones de mioglobina del músculo. La integración de estos datos con la masa corporal predice el 82% de la variación de tiempo de inmersión máxima en todos los niveles de habilidad de buceo en mamíferos vivos.
Discusión
Sugerimos que la evolución convergente de carga superficial neta alta mioglobina en mamíferos buceadores aumenta la repulsión electrostática intermolecular, lo que permite la capacidad de almacenamiento de oxígeno del músculo más altas sin potencialmente perjudiciales libre asociación de la proteína. Junto con las estimaciones de masa corporal fósiles, nuestra reconstrucción evolutiva permite una evaluación detallada de los tiempos máximos de sumersión y potenciales ecologías de alimentación de los antepasados de transición temprana de cetáceos, pinnípedos, y las vacas de mar. Nuestros hallazgos apoyan ascendencias anfibias para equidnas, lunares talpid, damanes y elefantes, lo que no sólo se establece la primera transición tierra-agua entre los mamíferos placentarios, sino que también proporciona una nueva perspectiva sobre la evolución de la mioglobina, podría decirse que la proteína más conocida.
En primer lugar, se determinó la relación entre la concentración máxima de la mioglobina y de su carga superficial secuencia derivada de red a través de vivir los taxones de mamíferos. Mediante el uso ancestral secuencia de reconstrucción que luego rastreamos carga superficial neta mioglobina en una filogenia de 130 especies para inferir las concentraciones musculares mioglobina ancestrales. Por último, se estimó el tiempo de inmersión máximo de especies extintas de transición sobre la base de la relación de esta variable con la concentración de mioglobina muscular y masa corporal en los mamíferos buceo existentes.
Resultados
Revelamos una firma molecular de adaptación de carga superficial neta mioglobina elevada en todos los linajes de mamíferos buceadores con una historia, desde acuáticos extendido 16-g musarañas agua a 80.000 kg ballenas, que se correlaciona con el aumento exponencial de las concentraciones de mioglobina del músculo. La integración de estos datos con la masa corporal predice el 82% de la variación de tiempo de inmersión máxima en todos los niveles de habilidad de buceo en mamíferos vivos.
Discusión
Sugerimos que la evolución convergente de carga superficial neta alta mioglobina en mamíferos buceadores aumenta la repulsión electrostática intermolecular, lo que permite la capacidad de almacenamiento de oxígeno del músculo más altas sin potencialmente perjudiciales libre asociación de la proteína. Junto con las estimaciones de masa corporal fósiles, nuestra reconstrucción evolutiva permite una evaluación detallada de los tiempos máximos de sumersión y potenciales ecologías de alimentación de los antepasados de transición temprana de cetáceos, pinnípedos, y las vacas de mar. Nuestros hallazgos apoyan ascendencias anfibias para equidnas, lunares talpid, damanes y elefantes, lo que no sólo se establece la primera transición tierra-agua entre los mamíferos placentarios, sino que también proporciona una nueva perspectiva sobre la evolución de la mioglobina, podría decirse que la proteína más conocida.
Ver mas en : http://www.sciencemag.org/content/340/6138/1234192
Tomado de envío
de siencia aaas
Traducido en
google
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