Muldvarpe har superhæmoglobin

Muldvarpe lever store dele af livet i underjordiske gange, hvor iltkoncentrationen er lav og CO₂-indholdet højt.

Nu har forskere fra Aarhus Universitet i samarbejde med canadiske forskere fundet ud af, hvordan muldvarpen har tilpasset sig livet under jorden.

Opdagelsen er netop offentliggjort i det seneste nummer af tidsskriftet BMC Evolutionary Biology.

Forskerne har opdaget en opsigtsvækkende ny tilpasning hos muldvarpen - den har udviklet en slags superhæmoglobin, som tillader en mere effektiv transport af kuldioxid (CO₂) i blodet hos muldvarpen.

Dette super-hæmoglobin letter muldvarpens hårde underjordiske arbejde og hjælper den til at overleve under ellers kvælende forhold.

Professor Roy E. Weber fra Aarhus Universitet har i samarbejde med forskerkolleger studeret, hvordan tre nordamerikanske muldvarpearters blod og hæmoglobin har tilpasset sig deres levevis.

Hæmoglobin er det røde protein som transporterer ilt fra lungerne til de arbejdende muskler og CO₂ den anden vej.

Gravearbejde og udåndingsluft er hård cocktail

»Til forskel fra pattedyr, som lever i det fri, så er muldvarpe under jorden udsat for at måtte leve og arbejde under forhold med meget lave iltkoncentrationer og høje CO₂-koncentrationer. Gravearbejdet er utroligt krævende i sig selv, men er endnu mere udfordrende, når muldvarpene tilmed skal indånde deres egen udåndingsluft,« udtaler Kevin L. Campbell fra University of Manitoba i Winnipeg, Canada.

Forskerne har undersøgt de iltbindende egenskaber i blodprøver fra de tre muldvarpearter, og hvor godt de forskellige hæmoglobin-komponenter binder henholdsvis oxygen og CO₂.

Herudover er det også lykkes forskerne at bestemme den genetiske kode - dna-sekvensen - for alle hæmoglobin-komponenterne og derved at belyse evolutionen af tilpasningsmekanismen.

Aminosyrer afgør ilttransport

Resultaterne var slående: én af arterne, den østamerikanske mulvarp (Scalopus aquaticus), som opholder sig permanent i fugtige underjordiske gange (og praktisk talt er blind), har fuldstændig tilpasset sig det underjordiske liv ved at have udviklet en ny slags hæmoglobin, som forøger blodets evne til at transportere CO₂.

Til forskel fra andre pattedyr, hvor ilts binding til hæmoglobin er hæmmet af et særligt molekyle (2,3-difosfoglycerat) inden i de røde blodceller, er bindingsstedet for dette molekyle fraværende i muldvarpens hæmoglobin.

Det er sket ved udskiftning af kun få af de 574 aminosyrer, som hæmoglobinmolekyler er opbygget af. Dette giver en væsentlig forøget transport af både CO₂ og ilt under de forhold, som er gældende i muldvarpens underjordiske gange.

Håb om hjælp til lungepatienter

Hos patienter med kronisk obstruktive lungesygdomme som f.eks. bronkitis og lungeemfysem er netop kombinationen af både lave iltkoncentrationer og høje koncentrationer af CO₂ i blodet livstruende symptomer.

»Så denne nye forskning giver nogle værdifulde bud på gavnlige egenskaber, som kan kopieres i humant hæmoglobin. Enten ved udvikling af kunstigt blod bestående af modificerede hæmoglobinmolekyler eller ved at anvende allerede eksisterende gen-terapiteknikker, som får rygmarvsceller til at producere blodceller, men nu med det nye super-hæmoglobin,« siger professor Roy Weber, Aarhus Universitet.

Lavet i samarbejde med Det Naturvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet.