Aastatuhandete jooksul on hobused olnud inimese asendamatud kaaslased, täites põllumajandusmasinate ja transpordi rolli. Tänapäeval näeme neid sageli lihtsalt ilusate loomadena, kuid nende võime kanda raskeid koormaid ja läbida pikki vahemaid on tähelepanuväärne. Miks said hobustest nii vastupidavad olendid, et nad suutsid pakkuda inimestele jõudu, mida vajati kõige raskemate tööde tegemiseks?
Üks geenimutatsioon muutis hobused tugevateks
Hiljutine ajakirjas Science avaldatud uuring paljastab saladuse hobuste erakordse vastupidavuse taga: mutatsioon KEAP1 geenis, mis tekkis üle 5000 aasta tagasi tänapäeva hobuste, eeslite ja sebrade (perekond Equus) eellastel. See mutatsioon aitab neil toime tulla oksüdatiivse stressiga ja toota rohkem energiat. Geneetiline muutus on andnud neile tõhusama viisi, kuidas neutraliseerida kahjulikke molekule, mis tekivad intensiivse füüsilise koormuse ajal.
Oksüdatiivne stress on seisund, kus organismi kogunevad kahjulikud molekulid, mida nimetatakse vabadeks radikaalideks. Need tekivad, kui rakud aktiivselt töötavad, näiteks jooksmise ajal, ja võivad kahjustada kudesid, nagu rooste sööb metalli. Hobustel tekib selline stress nende võimsate lihaste tõttu, mis on täis mitokondriaid – rakkude “elektrijaamu”, mis toodavad energiat hapnikku põletades.
Kuidas toimib KEAP1 geeni mutatsioon?
KEAP1 geen reguleerib oksüdatiivse stressi taset organismis. Hobustel on selles geenis avastatud ebatavaline mutatsioon – enneaegne stoppkoodon (R15X). Tavaliselt toimib selline “stopp” DNA-s nagu punane tuli: see peatab valgu tootmise. Kuid hobustel muutub see “punane tuli” “roheliseks”: stoppkoodon kodeeritakse ümber aminohappeks tsüsteiin (R15C).
Muudetud KEAP1 aktiveerib teise valgu – NRF2, mis tugevdab mitokondrite tööd ja käivitab antioksüdantide tootmise, mis neutraliseerivad vabu radikaale. Selle tulemusena saavad hobused rohkem energiat ja vähem kahjustusi. Selline geneetiline mehhanism on unikaalne ja näitab, kuidas evolutsioon on leidnud lahenduse keerulisele probleemile.
Miks on hobused nii vastupidavad?
Hobuste mitokondrid tarbivad hapnikku tohututes kogustes – peaaegu kolm korda rohkem kui tippatleetidest inimestel, kui arvestada kehamassi. See võimaldab nende lihastel töötada äärmuslikel koormustel. KEAP1 mutatsioon tugevdab mitokondriaalset hingamist (energia tootmist) ja samal ajal vähendab oksüdatiivset stressi.
Teadlaste sõnul on see evolutsiooniline ime: mutatsioon, mida tavaliselt peetakse veaks, muutus hobuste jaoks eeliseks. See tekkis Equuse ühisel esivanematel ja on säilinud kõigil tänapäevastel kabjaliste esindajatel. Huvitav fakt: mutatsioon tekkis ammu enne hobuste kodustamist, kui nende esivanemad arenesid koera suurusega väikestest loomadest suurteks isenditeks.
Mida see avastus tähendab meditsiinile?
See avastus võib inspireerida teadlasi välja töötama ravimeetodeid haigustele, mis on seotud oksüdatiivse stressiga, näiteks kroonilised kopsuhaigused (emfüseem). Kui mõista, kuidas hobused oma rakke “parandavad”, võib see aidata inimesi. Võib-olla õpime tulevikus hobustelt, kuidas oma rakkudes tekkivate “heitgaasidega” toime tulla.
Uurimus näitab, kuidas üks väike muutus geneetilises koodis võib anda liigile märkimisväärse evolutsioonilise eelise. Stoppkoodoni ümberkodeerimine on haruldane “trikk”, mida varem peeti tüüpiliseks ainult viirustele, mitte selgroogsetele. Hobuste võime toime tulla oksüdatiivse stressiga on loonud aluse nende erakordsele vastupidavusele.
Varem oleme rääkinud sellest, miks metssead on Eesti metsade kõige ohtlikumad loomad. Nad võivad olla palju ohtlikumad kui karud! Miks nad said sellise tiitli ja kas nad on tõesti nii ohtlikud, nagu räägitakse?
