Liliecii de fructe și-au șlefuit pofta de dulce prin evoluție adaptativă. Pot oamenii să împrumute trucuri din biologia lor? (Credit imagine: Keith Rose/iStock prin Getty Images Plus)
Oamenii nu sunt singurele mamifere care iubesc zahărul. Liliecii de fructe mănâncă zilnic până la de două ori greutatea lor corporală în fructe cu zahăr. Cu toate acestea, spre deosebire de oameni, liliecii cu fructe prosperă cu o dietă bogată în zahăr. Ei își pot reduce glicemia mai repede decât liliecii care se bazează pe insecte ca principală sursă de hrană.
O echipă de biologi și bioingineri de la Departamentul de Bioinginerie și Științe Terapeutice și Institutul pentru Genetică Umană de la Universitatea din California, San Francisco, a cercetat modul în care liliecii cu fructe au evoluat pentru a se specializa într-o dietă bogată în zahăr, într-o încercare de a aborda terapia diabetului dintr-un unghi neobișnuit. Unul care i-a trimis până la Lamanai, Belize, pentru Belize Bat-a-thon, un congres anual unde cercetătorii se adună și… studiază liliecii.
Diabetul era a noua cauză de deces în 2019 în lume. Între timp, doar a crescut. Diabetul poate apărea atunci când organismul nu este capabil să proceseze eficient zahărul, ceea ce duce la exces de glucoză în sânge.
În cercetarea lor recent publicată în Nature Communications, cercetătorii Nadav Ahituv, Wei Gordon și colegii Seungbyn Baek și Martin Hemberg de la Laboratorul Ahituv au folosit o tehnologie care analizează ADN-ul celulelor individuale pentru a compara instrucțiunile metabolice unice codificate în genomul liliecilor din Jamaica, cu cei din genomul liliacului maro mare care mănâncă insecte.
Aproximativ 2% din ADN este compus din gene, care sunt segmente de ADN care conțin instrucțiunile pe care celulele le folosesc pentru a crea anumite trăsături, cum ar fi o limbă mai lungă la liliecii de fructe. Celelalte 98% sunt segmente de ADN care reglează genele și determină prezența și absența trăsăturilor pe care le codifică.
Pentru a înțelege cum au evoluat liliecii cu fructe pentru a consuma atât de mult zahăr, echipa a analizat genele, ADN-ul de reglare și tipurile de celule din două organe semnificative implicate în bolile metabolice: pancreasul și rinichiul.
Pancreasul reglează glicemia și pofta de mâncare secretând hormoni precum insulina, care scad zahărul din sânge și glucagon, care crește glicemia. Ei au descoperit că liliecii de fructe din Jamaica au mai multe celule producătoare de insulină și de glucagon decât liliecii maro mari, împreună cu ADN-ul de reglementare care activează celulele pancreatice de la liliecii de fructe, pentru a iniția producția de insulină și glucagon. Împreună, acești doi hormoni lucrează pentru a menține nivelul de zahăr din sânge echilibrat, chiar și atunci când liliecii din fructe mănâncă cantități mari de zahăr.
Rinichiul filtrează deșeurile metabolice din sânge, menține echilibrul de apă și sare și reglează tensiunea arterială. Rinichii liliecilor cu fructe trebuie să fie echipați pentru a elimina din sângele lor cantitățile mari de apă care provin din fructe, păstrând în același timp cantitățile scăzute de sare din fructe. Am descoperit că liliecii cu fructe din Jamaica și-au ajustat compoziția celulelor renale în funcție de dieta lor, reducând numărul de celule care concentrează urina, astfel încât urina lor să fie mai diluată, în comparație cu liliecii maro mari.
De ce contează ce fac liliecii?
Diabetul este una dintre cele mai scumpe boli cronice din lume. SUA au cheltuit 412,9 miliarde USD în 2022 pentru costuri medicale directe și costuri indirecte legate de diabet.
Cele mai multe abordări pentru dezvoltarea de noi tratamente pentru diabet se bazează pe animale tradiționale de laborator, cum ar fi șoarecii, deoarece sunt ușor de reprodus și de studiat într-un laborator. Dar în afara laboratorului, există mamifere precum liliecii de fructe care au evoluat de fapt pentru a rezista la încărcături mari de zahăr. Înțelegerea modului în care aceste mamifere se confruntă cu încărcăturile mari de zahăr poate ajuta cercetătorii să identifice noi abordări pentru tratarea diabetului.
Prin aplicarea noilor tehnologii de caracterizare celulară asupra acestor organisme non-model sau asupra organismelor pe care cercetătorii nu le folosesc de obicei pentru cercetarea în laborator, un număr tot mai mare de cercetători arată că natura ar putea fi valorificată pentru a dezvolta noi abordări de tratament pentru boli.
Ceea ce încă nu se știe
În timp ce studiul despre care vorbim în acest articol a dezvăluit multe potențiale ținte terapeutice pentru diabet, trebuie făcute mai multe cercetări pentru a demonstra dacă secvențele de ADN de la liliecii de fructe pot ajuta la înțelegerea, gestionarea sau vindecarea diabetului la oameni.
Unele dintre descoperirile făcute pe liliecii cu fructe pot să nu aibă legătură cu metabolismul sau sunt specifice numai liliecilor cu fructe din Jamaica. Există aproape 200 de specii de lilieci cu fructe. Studierea mai multor lilieci va ajuta cercetătorii să clarifice care secvențe de ADN de lilieci de fructe sunt relevante pentru tratamentul diabetului.
Studiul respectiv s-a concentrat, de asemenea, doar pe pancreasul și rinichii liliecilor. Analizarea altor organe implicate în metabolism, cum ar fi ficatul și intestinul subțire, va ajuta cercetătorii să înțeleagă mai cuprinzător metabolismul liliecilor de fructe și să conceapă tratamente adecvate.
Ce urmează?
Echipa de cercetători testează acum secvențele de reglementare ADN care le permit liliecilor din fructe să mănânce atât de mult zahăr și verifică dacă le putem folosi pentru a regla mai bine modul în care oamenii răspund la glucoză.
Fac acest lucru schimbând secvențele de ADN de reglementare la șoareci cu cele ale liliecilor de fructe și testându-le efectele asupra modului în care acești șoareci își gestionează nivelul de glucoză.
Sursa informației: livescience.com
