Op het door de Himalaya omhulde Tibetaanse plateau en het Altiplano-plateau van Zuid-Amerika - de twee hoogste tafelbladen ter wereld - overleven een select aantal vogelsoorten met 35 tot 40 procent minder zuurstof dan op zeeniveau.

Alle vogels op extreme hoogte hebben bijzonder efficiënte systemen ontwikkeld om die kostbare zuurstof aan hun weefsels te leveren. Maar een nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Nebraska-Lincoln en de Chinese Academie van Wetenschappen heeft aangetoond dat deze vogels vaak verschillende blauwdrukken ontwikkelden voor het samenstellen van de eiwitten - hemoglobines - die daadwerkelijk zuurstof opvangen.

Gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , de studie wees uit dat veel soorten van de twee plateaus verschillende mutaties ondergingen om hetzelfde resultaat te produceren:hemoglobines die meer bedreven zijn in het vangen van zuurstof uit de longen voordat ze het delen met de andere organen die ervan afhankelijk zijn.

Die mutatieverschillen kwamen vaak naar voren, zelfs tussen nauw verwante soorten die op hetzelfde plateau woonden, meldde de studie.

"Je zou je kunnen voorstellen, alleen vanwege de verschillende voorouderlijke uitgangspunten, dat de Tibetaanse vogels misschien allemaal één (mutationele) route gingen, en de Andesvogels deden de dingen meestal op een andere manier, " zei co-auteur Jay Storz, Susan J. Rosowski hoogleraar biologische wetenschappen in Nebraska. "Maar dat is niet wat we zagen. Over de hele linie, er waren niet echt regiospecifieke patronen.

"In beide gevallen, het lijkt erop dat er veel verschillende manieren waren om een ​​vergelijkbare verandering van de eiwitfunctie te ontwikkelen."

Zoals alle eiwitten, hemoglobine bestaat uit ingewikkeld gevouwen ketens van aminozuren. De interacties tussen die aminozuren bepalen de structuur van een eiwit, die op zijn beurt zijn eigenschappen bepaalt - hoe gemakkelijk het zich bindt met en zuurstof afgeeft, bijvoorbeeld. Maar een mutatie kan effectief een aminozuur verwisselen voor een chemisch verschillende versie op dezelfde plaats in het eiwit, mogelijk zijn gedrag in het proces wijzigen.

Na vergelijking van de voorouderlijke versus moderne hemoglobine-eiwitten van negen soorten die het Tibetaanse plateau bewonen, het team identificeerde twee gevallen waarin verre verwante soorten identieke, functioneel belangrijke mutaties. Maar in de andere gevallen, soorten ontwikkelden verschillende manieren om een ​​betere hemoglobine op te bouwen.

De nieuwste bevindingen versterken een door Storz geleide studie uit 2016 die in het tijdschrift is gepubliceerd Wetenschap , die de eerste was die vaststelde dat gewervelde soorten verschillende paden op moleculair niveau kunnen volgen om dezelfde aanpassing te bereiken. die studie, die alleen vogels uit de Andes onderzocht, inspireerde het team om verder te gaan met de vergelijking van soorten uit de Andes en de Himalaya.

"Vogels die zich hebben aangepast aan de omstandigheden op grote hoogte uit al deze verschillende bergketens hebben herhaaldelijk hemoglobine ontwikkeld met verhoogde zuurstofaffiniteiten, " zei Storz. "Op dat (functionele) niveau, alles is zeer herhaalbaar, en er is een zeer opvallend patroon van convergente evolutie. Maar in termen van de feitelijke moleculaire onderbouwing, er is veel minder voorspelbaarheid, en het is duidelijk dat er veel mogelijke veranderingen zijn die hetzelfde functionele resultaat kunnen opleveren."