Биологи нашли у верблюдов новые секреты экономии воды

В условиях дефицита влаги работа генов в клетках почек верблюдов перестраивается: мембраны становятся менее проницаемыми, позволяя отфильтровывать больше воды.

Верблюды — один из символов Ближнего Востока. Они известны способностью долгое время обходиться без воды, необычайно экономно расходуя ее запасы в организме. Этому помогают и жировые отложения в горбах, и особая форма ноздрей, которая способствует конденсации атмосферной влаги при дыхании, и множество физиологических приспособлений. Отфильтровывая воду, почки верблюдов вырабатывают мочу с экстремально высоким содержанием солей.

Некоторые новые секреты этих «суперспособностей» раскрыла работа Фернандо Альвира-Ирайзоса (Fernando Alvira-Iraizoz) и его коллег из Великобритании и ОАЭ, представленная в статье, опубликованной в журнале Communications Biology. Проводя эксперименты с арабскими верблюдами (Camelus bactrianus), ученые нашли клеточные механизмы, позволяющие их почкам расходовать минимальное количество влаги.

Почки проводят фильтрацию плазмы крови, из которой в несколько этапов образуется моча. При этом они играют активную роль в поддержании состава крови, сохраняя содержание воды и растворенных в ней веществ на нужном уровне. Поэтому концентрированность мочи не может превышать определенной величины, при которой дальнейшее удаление воды из нее уже невозможно: «стараясь» разбавить раствор, влага будет сама устремляться сюда через клеточные мембраны под действием осмоса.

Чтобы выяснить, как это происходит у верблюдов, ученые проследили за активностью генов в клетках их почек. Авторы сравнивали наборы генов и белков, работающих у животных как при дефиците воды, так и вскоре после того, как им давали напиться. Оказалось, при работе «в экономичном режиме» меняется экспрессия генов, участвующих в метаболизме холестерина. Эти небольшие жирные молекулы играют важнейшую роль в жизни клеток, позволяя регулировать проницаемость мембран. Чем больше холестерина встроено в мембрану, тем менее вязкой она становится и тем легче сквозь нее проходит вода и некоторые другие небольшие молекулы.

В почках верблюдов при дефиците влаги метаболизм холестерина подавляется, что, по-видимому, необходимо для снижения проницаемости мембран для воды. Кроме того, у таких животных активнее действуют транспортные белки, участвующие в активном переносе воды и ионов через мембрану. Все это позволяет почкам отфильтровывать больше воды и снижать ее расходы на образование мочи.