Kaip gyvatės sugeba virškinti kaulus: naujas atradimas apie virškinimo unikalumą

Kaulų virškinimo paslaptis gyvatėse

Įprastai dauguma mėsėdžių, medžiodami grobį, palieka kaulų likučius – tik nedaugelis gyvūnų geba visiškai virškinti skeletą. Tačiau didžiosios smauglių rūšys, tokios kaip Birmos pitonas (Python molurus bivittatus), yra išskirtinės. Jų itin lankstūs žandikauliai leidžia grobį praryti visą, o po valgymo jų organizme kaulai beveik visiškai pranyksta – išmatose kaulai beveik neaptinkami. Kaip gyvatėms pavyksta tokią sudėtingą užduotį įveikti, ilgai buvo mįslė mokslininkams.

Naujos žarnyno ląstelės atradimas pitonuose

Naujame Monpeljė universiteto mokslininkų tyrime atrasta anksčiau nežinota žarnyno ląstelė Birmos pitono žarnyne, kuri padeda paaiškinti kaulų virškinimo paslaptį. Biologas Jehan-Hervé Lignot ir jo komanda atliko išsamią žarnyno morfologinę analizę ir nustatė ypatingai specializuotus enterocitus – žarnyno gleivinę dengiančias ląsteles, pasižyminčias unikaliu sandaros tipu. Pasak Lignot, „Šios ląstelės itin siauros, su trumpomis mikrogaurelėmis, jų paviršiuje yra raukšlė, sudaranti atskirą kriptą, kuri, kaip manome, atlieka pagrindinį vaidmenį skaidant kaulus.“

Osteofagijos reiškinys gyvūnų karalystėje

Nors sąmoningas kaulų valgymas, dar vadinamas osteofagija, yra retas tarp stuburinių, kai kurios rūšys – įskaitant atskiras gyvačių ir grifų rūšis – tokiu būdu aprūpina savo organizmą būtinomis medžiagomis, kaip kalciu ir fosforu. Gyvatėms šie mineralai ypač svarbūs sveikatai ir vystymuisi. Esant nuolatiniam kaulų trūkumui, kaip pavyzdžiui, nelaisvėje auginamoms gyvatėms gaunant tik minkštą maistą be kaulų, dažnai pasireiškia sunkių kalcio trūkumo atvejų.

Eksperimentai ir ląstelių veikimo mechanizmas

Tyrimo autoriai naudojo šviesos ir elektroninę mikroskopiją, lygindami skirtingai maitintų gyvačių žarnų audinius: neėdusių, suėdusių pilną grobį ir maitinamų tik bekauliškais graužikais. Be to, jie sekė tiriamųjų hormonų ir kalcio kiekį kraujyje. Paaiškėjo, kad unikaliai specializuoti enterocitai Birmos pitone, virškinant kaulingą maistą, sudaro kriptas – jose kaupiasi koncentruoti kalcio, fosforo ir geležies dalelės. Gyvatėms nevalgant arba gaunant tik mėsinius pašarus be kaulų, šios kriptos buvo tuščios arba jose aptikta tik geležies pėdsakų. Pritaikius mitybai papildomą kalcio šaltinį, mineralinės dalelės vėl pradėjo formuotis. Svarbu tai, kad jokie kaulų fragmentai gyvačių išmatose neaptikti – tai įrodo, kad naujasis ląstelių tipas leidžia pilnai įsisavinti kaulų mineralus.

PlaTesni atradimo kontekstai ir evoliucinės perspektyvos

Manoma, jog šios specialios žarnyno ląstelės atlieka dvi pagrindines funkcijas: leidžia efektyviai įsisavinti kalcį ir fosforą iš kaulų, taip pat saugiai šalinti perteklinius mineralus iš organizmo. Šis atradimas atveria įdomias evoliucines perspektyvas – panašių ląstelių rasta ir kitose didelėse gyvačių rūšyse, pavyzdžiui, bojuose, anakondose ir kituose pitonuose, taip pat nuodų drieže, Gilos monstre (Heloderma suspectum). Tai rodo, jog tokios savybės galėjo atsirasti ankstyvose evoliucijos stadijose arba vystytis nepriklausomai tarpusavyje nesusijusiose rūšyse, kurios taip pat specializuotos vartoti visą grobį su kaulais.

„Jūros plėšrūnai, mintantys kaulėtomis žuvimis ar vandens žinduoliais, taip pat paukščiai, tokie kaip barzdotieji grifai, kai didelę rationo dalį sudaro kaulai, gali turėti panašias adaptacijas“, pažymi Lignot. Tolimesnis šių gyvūnų tyrimas gali padėti atrasti pagrindinius stuburinių virškinimo ir mineralų apykaitos principus.

Svarba mokslui ir ateities tyrimų kryptys

Šis proveržis suteikia naują supratimą apie gyvačių fiziologiją ir gali turėti platesnę reikšmę. Giliau supratus, kaip gyvatės geba apdoroti didelius mineralų kiekius, galima pritaikyti šias žinias kalcio apykaitos medicinos tyrimuose ar taikyti naujoviškus mitybos sprendimus nelaisvėje ir saugomoms rūšims. Ateities moksliniai darbai bus nukreipti ir į kitų kaulus valgiančių gyvūnų virškinimo ypatumų tyrimus, siekiant išsiaiškinti, ar panašūs mechanizmai egzistuoja ir kitose rūšyse.

Išvados

Naujai atskleistas žarnyno ląstelių tipas, leidžiantis pitonams visiškai virškinti kaulus, yra svarbus lyginamosios fiziologijos laimėjimas. Šis atradimas paaiškina, kaip gyvatės iš savo mitybos gauna gyvybiškai reikalingus mineralus, išvengdamos jų pertekliaus žalos, bei atveria kelią tolimesniems tyrimams apie ekstremalių mitybos strategijų įtaką virškinimo sistemų vystymuisi stuburiniuose. Mokslininkams gilinant žinias apie gyvūnų įvairovę, šie tyrimai gali iš esmės praturtinti mūsų supratimą apie gyvybės sudėtingumą Žemėje.