Исследователи из Франкфурта и Дрездена выяснили, как полет колибри влияет на клетки летательных мышц, которые позволяют колибри парить. Колибри, обитающие в Северной и Южной Америке, являются одними из самых маленьких и самых проворных птиц в мире.

Будучи размером едва ли больше большого пальца, они являются единственным видом птиц, которые могут летать не только вперед, но и назад или в сторону. Об этом сообщает PHYS ORG.

Это возможно благодаря их характерному парящему полету. Однако парящий полет требует огромных затрат энергии. В геномном исследовании, опубликованном в журнале Science, международная группа ученых под руководством профессора Михаэля Хиллера из Центра трансляционной геномики биоразнообразия LOEWE (LOEWE-TBG) во Франкфурте, Германия, изучила эволюционные адаптации метаболизма, которые могли обеспечить уникальные способности колибри к полету.

Во время полета колибри машут крыльями до 80 раз в секунду, создавая характерный жужжащий звук. Ни одна другая форма передвижения в животном мире не потребляет больше энергии. Соответственно, их метаболизм работает на полной скорости и является более активным, чем у любого другого позвоночного.

Для удовлетворения своих энергетических потребностей колибри полагаются на сахар, содержащийся в нектаре цветов. Метаболизм колибри также имеет некоторые отличительные особенности: Они быстро усваивают сахар, имеют высокоактивные ферменты, перерабатывающие сахар, и могут метаболизировать фруктозу так же эффективно, как и глюкозу - в отличие, например, от человека.

Исследователи из Франкфурта и Дрездена выяснили, как это влияет на клетки летательных мышц, которые позволяют колибри парить. В своем исследовании они секвенировали геном длиннохвостого отшельника (Phaethornis superciliosus) и сравнили этот и другие геномы колибри с геномами 45 других птиц, таких как курица, голубь или орел.

Они обнаружили, что ген, кодирующий мышечный фермент FBP2 (бисфосфатаза фруктозы 2), был утрачен у всех изученных колибри. Интересно, что дальнейшие исследования показали, что этот ген был утрачен еще у общего предка всех ныне живущих колибри, в период, когда эволюционировали парящий полет и питание нектаром - примерно 48-30 миллионов лет назад.

"Наши эксперименты показали, что направленная инактивация гена FBP2 в мышечных клетках улучшает метаболизм сахара. Кроме того, в клетках, лишенных FBP2, увеличивается количество и активность митохондрий, вырабатывающих энергию. Все это уже наблюдалось в летательных мышцах колибри", - объясняет первый автор исследования доктор Екатерина Осипова, в настоящее время являющаяся постдокторантом Гарвардского университета, а ранее работавшая в Институте молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка в Дрездене и LOEWE-TBG во Франкфурте.

Помимо потери гена FBP2, у колибри, вероятно, произошли и другие важные геномные изменения. Несколько других генов, играющих важную роль в метаболизме сахара, демонстрируют аминокислотные изменения у колибри, вероятно, из-за направленного отбора.