Najszybszym kręgowcem lądowym jest gepard grzywiasty. To dość nietypowa sytuacja, bowiem gepard jest drapieżnikiem i nie należy do zwierząt kopytnych, które ewolucyjnie dostosowały się do biegu. Drapieżniki potrafią ścigać ofiarę, ale żaden z nich nie osiąga tak wielkich prędkości jak gepard.
Lwy albo tygrysy, wilki czy likaony bazują na wytrzymałości i cierpliwości, a nie szybkości jako takiej. Stawiają na zaskoczenie, pułapki, niekiedy współpracę. Tymczasem gepard to kot typowo pościgowy, który na krótkim odcinku linii prostej jest w stanie prześcignąć każde zwierzę, za którym puści się w pogoń.
Prędkość geparda jest kwestią ciągłych sporów, bo niektóre źródła mówią nawet o 115 czy 120 km/h. Nie ulega wątpliwości, że ten kot potrafi rozpędzić się do ponad 90 km/h prędkość tę osiąga szybko.
Wśród kręgowców mamy kilka gatunków rozwijających dużą prędkość. Struś afrykański dochodzi do 90 km/h, podobnie jak widłoróg amerykański. Wyniki powyżej 80 km/h osiągają też nieliczne antylopy, np. skocznik antylopi czy gnu pręgowane, a także gazelopka sawannowa. Nie jest do końca jasne, jak w toku ewolucji zwierzęta te dostosowały swe organizmy do takiego biegu. Wiemy natomiast, jak zrobiły to konie.
Konie przełamały zakaz dużego wysiłku
Okazuje się, że w organizmie kręgowców jest gen odpowiedzialny za mówienie mięśniom „stop” przy zwiększonym zużyciu tlenu podczas wysiłku, np. biegu. Konie zdołały tę barierę złamać.
Mówiąc skrótowo, konie dokonały mutacji genetycznych, które doprowadziły do niezwykłego i rzadko spotykanego kompromisu. Autor badań Gianni Castiglione z Uniwersytetu Vanderbilt w stanie Tennessee w USA mówi, że to jak „zjeść ciasto i mieć ciastko”.
Zmiany w genach umożliwiają mięśniom koni szybkie i wydajne wykorzystanie tlenu, bez narażania się na uszkodzenia komórkowe, które zwykle wiążą się ze spalaniem dużej ilości tlenowego paliwa. To sprawia, że niewiele organizmów jest w stanie utrzymać dużą prędkość przez długi czas, tak jak robią to konie. Nawet szybsze od nich antylopy czy gepardy mają z tym problem.
Konie mają relatywnie dużą masę mięśniową w porównaniu z całym ciałem i na dodatek mięśnie te zawierają wysokie nagromadzenie odpowiedzialnych za spalanie tlenu mitochondriów w komórkach mięśniowych.
Dzięki temu zdolność do pobierania i wykorzystywania tlenu jest u nich tak wysoka, wyższa niż u ludzi, wyższa niż u innych zwierząt.
Konie ewoluowały, aby poradzić sobie ze zwiększonym obciążeniem tlenowym spowodowanym przez aktywność mitochondrialną. Nastąpiło to poprzez ewolucję pojedynczej mutacji, która zwiększa fosforylację tlenu, jednocześnie łagodząc wynikający z niej stres oksydacyjny
Dwa białka kluczowe dla organizmów koni
Taka cząsteczka składa się z adeniny, rybozy i trzech reszt fosforanowych. Ma wysokoenergetyczne wiązania chemiczne, dzięki czemu służy do produkcji energii w procesach biochemicznych. Mitochondria spalają ja jako paliwo.
NRF2 jest białkiem ryzykownym dla organizmu, ponieważ może mieć też fatalne skutki uboczne. Dlatego zwierzęta sięgają po to białko tylko wtedy, gdy muszą i tu pomaga im KEAP1.
Jako podaje „Science”, to właśnie ono pomaga trzymać działanie białka NRF2 w ryzach. U koni następuje zjawisko zwane rekodowaniem, które pozwala odczytać fragmenty białka, tłumaczone przez organizm jako znak „stop” dla wysiłku, jako zdolność do wzmożenia go. Konie nie ponoszą z tego tytułu żadnych wymiernych strat i skutków ubocznych, co jest efektem mutacji genetycznej.
Zdaniem naukowców ta zmiana mogła nastąpić u przodków koni około 5 do 4 mln lat temu, zatem krótko przed powstaniem rodzaju Equus, do którego należą konie, osły czy zebry.
Ptaki też to potrafią i osiągają duże prędkości
Co ciekawe, ta mutacja genetyczna następująca w toku ewolucji jest także charakterystyczna dla ptaków. Są one w stanie latać na bardzo duże odległości, co umożliwiło im międzykontynentalne migracje.
Mogą także latać bardzo szybko, ekstremalnie szybko. Jerzyk w locie poziomym osiąga 180 km/h, a sokół wędrowny w locie nurkowym rozpędza się do ponad 300 km/h. Zdaniem naukowców to konwergencja. Konie i ptaki niezależnie od siebie odpowiedziały na wyzwania środowiskowe podobnym mechanizmem biologicznym. Dzięki niemu są zdolne do wysiłku zabójczego dla wielu innych zwierząt.
Największe zwierzęta świata. Wiesz, które to olbrzymy?
