Температура тела млекопитающих может отражать баланс между защитой от грибков и ограничением потребности в пище
Новая теория предполагает, что Грибы могут быть обязаны теплой кровью млекопитающих. Но то, насколько теплокровным является животное, может зависеть от баланса между защитой от грибков и потреблением пищи.
Оптимальная температура тела для организмов, позволяющая бороться с грибковыми инфекциями без сжигания слишком большого количества энергии, составляет 36,7 °С, что близко к центральной температуре тела млекопитающих, в том числе человека, считают исследователи из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке. Об этом сообщил Йорк Сити 9 ноября на сайте mBio. Открытие является последним доказательством теории о том, что грибы могли быть движущей силой в эволюции температуры тела млекопитающих. Новый математический анализ также помогает объяснить, почему млекопитающие даже не горячее.
«Млекопитающие не имеют никакого смысла», - говорит Артуро Касадеваль, микробиолог из Эйнштейна, который разработал эту теорию. «Мы все время должны есть. У нас низкий коэффициент воспроизводства». На самом деле, пока катастрофические события не привели к вымиранию динозавров, «млекопитающие были экспериментом, который никуда не денется», - говорит он.
Касадеваль задался вопросом, почему рептилии не вернули себе контроль над Землей после того, как условия окружающей среды снова стабилизировались.
Пара фактов привела его к разработке новой теории. Во-первых, примерно во время вымирания динозавров Землю охватило массовое цветение грибов. «Мир превратился в огромную компостную кучу», - говорит он.
Во-вторых, грибы поражают растения, насекомых и других хладнокровных существ гораздо чаще, чем млекопитающих или птиц. Сложив два и два вместе, он сформулировал теорию о том, что теплая температура тела млекопитающих и птиц могла защитить их от грибковых патогенов, а болезни, вызванные грибками, могли быть фактором, удерживающим рептилий от нового подъема.
«Мы осторожно предполагаем, что грибы могли быть ответственны за успех млекопитающих», - говорит он.
Чтобы проверить теорию, Касадеваль и Винсент Роберт из Центра грибкового биоразнообразия CBS в Утрехте, Нидерланды, измерили термостойкость 4 802 видов грибков. На каждый градус Цельсия исследователи поднимали температуру выше 30°C, что могло привести к росту на 6% меньше видов грибков, сообщила команда в прошлом году в Journal of Infectious Diseases.
Большинство млекопитающих имеют температуру тела около 37° C (98,6° по Фаренгейту). Но если более высокие температуры защищают от большего количества грибков, почему млекопитающие не нагреваются еще сильнее?
В новой статье Касадеваль и соавтор Авив Бергман, эволюционный системный биолог из Эйнштейна, попытались ответить на вопрос с помощью математической модели. Они обнаружили, что температура тела млекопитающих является компромиссом между борьбой с грибками и сжиганием слишком большого количества топлива.
«Если бы вы поднялись выше, у вас было бы больше защиты, но тогда вам пришлось бы есть намного больше», - говорит Касадеваль.
Их модель не решает всех биологических вопросов, связанных с температурой тела млекопитающих, говорит Бергман, но предполагает, что угроза со стороны грибов может накладывать ограничения на некоторые аспекты эволюции млекопитающих.
«Я думаю, что это действительно крутая идея», - говорит Лия Коуэн, медицинский миколог из Университета Торонто. Что поразительно в новом исследовании, так это то, что модель проста, «но видение велико», потенциально отвечая на важный вопрос эволюционной биологии. «Это вопрос общей картины, который решается с помощью простой математической модели».
Настоящая характеристика хорошей модели заключается в том, может ли она делать прогнозы, говорит Джозеф Хейтман, микробиолог и генетик из Университета Дьюка. Эта модель «действительно креативна и немного экстравагантна», - говорит он, - но «одна из ее прелестей в том, что она довольно проста».
Исходя из этой модели, можно предположить, что повышение температуры тела животного приведет к большей устойчивости к грибкам. Ожидается, что снижение температуры тела сделает животных более уязвимыми к грибковым инфекциям.
Лягушки и другие амфибии, находящиеся в упадке во всем мире - отчасти из-за заражения хитридиевым грибком - могут служить доказательством того, что теория верна. По словам Хейтмана, подогрев инфицированных лягушек может помочь очистить их от грибка.
Снизить температуру млекопитающего в лаборатории, чтобы выяснить, приводит ли более низкая температура тела к грибковым заболеваниям, сложно, потому что изменение температуры тела может повлиять на многие другие биологические процессы. Но летучие мыши, впадающие в спячку, могут дать ключ к разгадке того, что Касадеваль что-то замышляет, говорит Дэвид Блехерт, микробиолог из Национального центра охраны дикой природы Геологической службы США в Мэдисоне, штат Висконсин.
Блехерт изучает синдром белого носа, грибковое заболевание, которое убивает летучих мышей в больших количествах на востоке США. Гриб под названием Geomyces destructans заражает летучих мышей, когда они впадают в спячку - время, когда температура тела падает с 40°С до примерно 7°С. «Они не теплокровные, когда заражаются», - говорит Блехерт. По его словам, когда летучие мыши находятся на ногах и имеют нормальную температуру тела, они кажутся невосприимчивыми к инфекции.
В отчете, опубликованном 11 ноября в BMC Biology, Блехерт и другие описали, как грибок, который разрушает и заменяет кожу летучей мыши, повреждает крылья и приводит к смерти. Идея Касадеваля «стала важной в наших размышлениях об этой болезни», - говорит Блехерт.
Идея связи между грибковым заболеванием и температурой тела не вызывает сомнений среди ученых, говорит Блехерт. «Это очень логично».