Молоко дельфинов имеет удивительное молекулярное сходство с человеческим молоком

Фото из открытых источников

Несмотря на миллионы лет жизни в океане, молоко дельфинов содержит множество тех же крошечных генных переключателей, что и молоко человека и коровы. Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS One.

Человеческое молоко, коровье молоко и козье молоко содержат некоторые общие крошечные генные переключатели. Эти молекулы могут способствовать развитию кишечника и иммунной системы новорожденного. Поскольку детеныш дельфина проводит всю свою жизнь в море, первые биологи, которые секвенировали молоко его матери, предположили, что могут обнаружить другой набор этих генных переключателей.

В единственном объединенном образце, проанализированном на данный момент, полученном от двух матерей, изменения, доминирующие в молоке дельфинов, уже были известны у наземных млекопитающих. Если это подтвердится, то эта часть материнского молока, возможно, осталась неизменной при переходе с суши в море.

«Больше всего меня удивила степень сходства», — объясняет соавтор исследования Умберто Розани из Падуанского университета в Италии. «Дельфины претерпели глубокие адаптации к жизни в море, и их лактационная биология очень специфична, однако доминирующие семейства микроРНК в их молоке в значительной степени совпадают с теми, которые обнаружены у наземных млекопитающих».

Каждая клетка содержит тысячи генов и не может использовать все из них одновременно. Короткие последовательности генетического материала, длиной около 22 букв, помогают контролировать, какие из них будут преобразованы в белки. Биологи называют их микроРНК, и они работают, связываясь с рабочей копией гена и блокируя её.

Они были обнаружены в 1993 году, и два учёных, которые их нашли, разделили Нобелевскую премию в 2024 году. В грудном и коровьем молоке содержится широкий спектр таких веществ, и некоторые из них присутствуют в обоих видах молока. Исследователи считают, что общие для них вещества могут способствовать созреванию иммунной системы новорожденного, развитию его кишечника и формированию обмена веществ.

Лишь в одном из более ранних исследований измеряли содержание микроРНК в тканях дельфинов. Никаких публикаций о микроРНК в дельфиньем молоке не было.

Обе самки — обыкновенные дельфины-афалины (Tursiops truncatus), обитающие в морском парке Зумарине к югу от Рима. Обеим было от 10 до 12 лет, они уже рожали раньше и питались одинаковой пищей — рыбой и кальмарами.

Их ветеринары, Флавио Маджи и Аннализа Дури, собирали молоко во время плановых медицинских осмотров. В ходе исследования ни одно животное не подвергалось никаким манипуляциям или фиксации.

Каждого дельфина обучали располагаться на боку на поверхности воды так, чтобы молочная железа находилась над водой. Затем с помощью модифицированного стерильного шприца с помощью мягкого отсасывания отбирали молоко, при этом детеныш всегда находился рядом.

Было проведено более 76 сборов, дважды в один день каждой недели, начиная с первого месяца после рождения и до 38 месяцев. Образцы были заморожены в Экспериментальном зоопрофилактическом институте Лацио и Тосканы в Риме. Затем их объединили примерно с 50 миллилитрами молока, что составляет чуть более трех столовых ложек.

Примерно 1,5 миллиона секвенированных командой фрагментов РНК имели подходящую длину для того, чтобы считаться микроРНК. Из них 119 различных микроРНК встречались достаточно часто, чтобы считаться присутствующими. Четыре семейства составляли более 70% фрагментов: mir-148, let-7, mir-8 и mir-21.

Это несбалансированная и хорошо знакомая картина: все четыре вещества были обнаружены в молоке наземных млекопитающих. На долю Мир-148 приходилось около 19%, и он был обнаружен в молоке людей, коров, коз, ослов и буйволов.

У других млекопитающих mir-148 связывают с метаболизмом жиров и иммунными реакциями. Let-7 и mir-21 также были обнаружены в коровьем и козьем молоке, тогда как mir-8 был найден только в человеческом молоке.

Earth.com спросил Розани, какую роль могут играть общие переключатели в развитии детеныша дельфина. Он ответил, что они могут помогать регулировать процессы, наиболее важные на ранних стадиях развития, и перечислил такие аспекты, как созревание иммунной системы, метаболизм жиров, развитие кишечника и реакция клеток на стресс. Его команда не проводила никаких исследований на детенышах дельфинов, добавил он, поэтому эти функции остаются гипотезами.

Прежде чем приступить к анализу молока, команда исследователей картировала геном дельфина на наличие микроРНК и обнаружила 186 семейств. Затем они провели тот же поиск на геномах 52 других китов и дельфинов (группа, которую биологи называют китообразными), а также на геноме человека. Геномы китообразных оказались очень похожими, и во всех них было меньше семейств микроРНК, чем в человеческом геноме.

В их геномах содержалось от 311 до 360 семейств микроРНК, по сравнению с 413 у человека. Одно семейство, mir-187, отсутствовало у всех океанических дельфинов, но присутствовало у других китообразных. Еще девять семейств отсутствовали у всех исследованных китообразных, но присутствовали у человека.

Некоторые из этих девяти микроРНК участвуют в росте и распространении опухолей у других видов. Морские млекопитающие, по-видимому, болеют раком реже, чем можно было бы предположить, исходя из их размеров и продолжительности жизни, пишут авторы, и эта закономерность до сих пор приписывалась генам, защищающим от рака. Отсутствующие микроРНК, добавили они, заслуживают отдельного изучения.

Вся информация о молоке основана на результатах секвенирования одной объединенной пробы от двух животных из одного парка. Раннее и позднее молоко поступало в эту объединенную пробу вместе, поэтому исследование не может показать, меняется ли состав молока в течение первых лет жизни теленка.

Команда сравнила свой список с опубликованными исследованиями наземных млекопитающих, а не проводила прямое тестирование молока. Кроме того, у них не осталось РНК, чтобы подтвердить результаты другим способом. Поэтому авторы не утверждают, что переключатели так же распространены, как в коровьем или человеческом молоке, или что они выполняют те же функции.

Розани называет анализ молока «предварительной основой для будущих исследований, а не окончательным функциональным исследованием».

Это один из открытых вопросов. Другие вопросы касаются того, отличаются ли матери от детенышей и используют ли другие киты и дельфины аналогичную комбинацию. Самый главный вопрос — как эти изменения влияют на детеныша, и это исследование не проверяло данный аспект.

Команда Розани пока не взяла образцы у большего количества животных. «Важными следующими шагами станут анализ отдельных животных и стадий лактации, экспериментальная проверка наиболее распространенных микроРНК и расширение сравнения на другие виды китообразных», — говорит Розани. «Эти исследования покажут нам, отражают ли наблюдаемые сходства действительно консервативные биологические функции или более специфические особенности лактации дельфинов».

До этого момента вся информация о молоке дельфинов-афалин ограничивается 119 микроРНК, обнаруженными у двух самок в одном парке. Три из четырех наиболее распространенных микроРНК уже были найдены в коровьем молоке, что указывает на то, что некоторые молекулярные механизмы молока могут быть гораздо старше, чем жизнь в океане.