dlaczego dziobak nigdy nie będzie miał żołądka

co dziwne, wiele gatunków zwierząt, takich jak karp i dziobak, straciło żołądki w ewolucyjnej przeszłości, a nowe badania sugerują, że mogą nigdy nie wyewoluować organów z powrotem.

żołądek jest częścią jelita, w której odbywa się główna część trawienia. Gruczoły w tym narządzie wydzielają enzymy znane jako pepsyny, które rozkładają białka i silne kwasy, które zmiękczają żywność i pomagają enzymom pracować. Gruczoły po raz pierwszy pojawiły się około 450 milionów lat temu i stanowią ewolucyjną innowację znajdowaną wyłącznie u stworzeń szczękowych z kośćmi grzbietowymi.

co zaskakujące, u wielu kręgowców żuchwowych brakuje gruczołów żołądkowych, które definiują żołądek. W 1805 roku francuski zoolog Georges Cuvier odkrył, że wielu teleostom, czyli największej żyjącej grupie ryb, takiej jak rodzina karpi, brakuje żołądków. Ostatnie 200 lat badań sugeruje, że do 27 procent, mówiąc zachowawczo, wszystkich gatunków teleostów może brakować żołądków. Prymitywne ryby kostne, takie jak lungfish i niektóre ryby chrzęstnoszkieletowe, takie jak Chimera, również straciły narządy.

ryby nie są jedynymi stworzeniami, którym brakuje żołądków. Wszystkie monotremy, czyli Ssaki składające jaja, takie jak dziobak i echidna, również straciły żołądki w trakcie ewolucji.

naukowcy zastanawiali się, czy wszystkie te przykłady utraty żołądka mają coś wspólnego. Co więcej, naukowcy chcieli wiedzieć, czy te zwierzęta mogą kiedyś na nowo wynaleźć żołądek. Istnieje wiele ewolucyjnych przypadków gatunków zmieniających złożone cechy; na przykład wiele owadów patyczastych najwyraźniej zmieniło skrzydło.

szczegóły dotyczące utraty żołądka

ponieważ wiele zwierząt ma teraz zsekwencjonowane genomy, naukowcy zbadali 14 gatunków z żołądkami i bez nich, aby zobaczyć, jakich genów mogą im brakuje. Naukowcy odkryli, że u wszystkich badanych gatunków utrata żołądka była wyraźnie związana z całkowitą utratą genów odpowiedzialnych za trawienie pepsyny i kwasów.

naukowcy sugerują, że przodkowie tych gatunków bez żołądka uzależnili się od diety, w której trawienie za pomocą pepsyn i kwasów nie było prawdopodobne, a nawet możliwe. Na przykład diety bogate w skorupy kredowe lub błoto denne mogą neutralizować kwasy żołądkowe. Jeśli te gatunki przystosowały się do przetrwania bez potrzeby żołądka, geny dla jego funkcji mogłyby zostać utracone przez mutację w czasie bez złego efektu. Te geny mogą być energetycznie kosztowne w utrzymaniu, co może przyspieszyć ich utratę, jeśli zostaną one zbędne.

badacze zauważyli, że utrata tych genów sugeruje, że ponowne wynalezienie żołądka u tych gatunków jest wysoce nieprawdopodobne. Chociaż gatunki mogą odbudowywać złożone cechy, wcześniejsze badania wykazały, że przodkowie tych gatunków zachowali geny dla tych cech, a ich potomkowie jedynie reaktywowali geny. Natomiast gatunki bez żołądków, które badacze analizowali, najwyraźniej straciły złożone geny trawienia żołądka poza punktem powrotu do zdrowia.

“wydaje się, że po utracie żołądka, to wszystko ludzie”, powiedział LiveScience autor badania Jonathan Wilson, fizjolog porównawczy z Interdyscyplinarnego Centrum badań morskich i środowiskowych Uniwersytetu w Porto w Portugalii.

odzyskanie żołądka

jednak może być możliwe, że te gatunki odzyskają żołądki w odległej przyszłości, jeśli dostosują geny podobne do tych do trawienia kwasem i pepsyną. Te podobne geny “teoretycznie mogą rozwijać podobne funkcje” do tych niezbędnych dla żołądków, powiedział LiveScience,główny autor badania Filipe Castro, biolog ewolucyjny z Interdyscyplinarnego Centrum badań morskich i środowiskowych Uniwersytetu w Porto.

przyszłe badania mogą szukać brakującego ogniwa w ewolucji utraty żołądka — “zwierzęta pozbawione żołądka, ale zachowujące geny”, powiedział Wilson. Ponieważ jednak istnieje co najmniej 5000 gatunków kręgowców bez żołądków, każda taka praca może być jak poszukiwanie “igły w stogu siana”, dodał.

naukowcy mogą również zbadać, dlaczego żołądek pojawił się i przetrwał w ewolucji. “To pomoże zrozumieć zjawisko straty” – powiedział Castro.

i badacze mogą być zainteresowani, aby dowiedzieć się, co by się stało, gdyby geny trawienia kwasu i pepsyny zostały wprowadzone z powrotem do gatunków bez żołądków.

” włożyć żołądek zwierzęciu bez żołądka! Nowoczesne techniki biologii molekularnej mogą pozwolić na ten eksperyment ” – powiedział Castro.

4 w czasopiśmie Proceedings of the Royal Society B.

Śledź nas @ livescience, Facebook & Google+. Oryginalny artykuł na LiveScience.