Den østamerikanske mulvarp (Scalopus aquaticus) har et "super-hæmoglobin" som gør den i stand til at overleve under de ellers kvælende forhold i dens underjordiske gange.
Foto: Kenneth Catania

Opdagelsen af den nye hæmoglobin-type afslører hvordan naturen har løst muldvarpes problemer med at leve under lave ilt- og høje CO2-koncentrationer – og det giver ideer til kopiere løsningen til at hjælpe patienter med obstruktive lungesygedomme som bronkitis og lungeemfysem.

16.07.2010 | Julie Schmøkel

En forsker fra Aarhus Universitet offentliggør – i samarbejde med udenlandske kolleger – en artikel i tidsskriftet BMC Evolutionary Biology om det nye hæmoglobin som de har fundet i muldvarpes blod. Forskerne har opdaget en opsigtsvækkende ny tilpasning som tillader en mere effektiv transport af kuldioxid, CO₂.
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 carbondioxid, CO₂, den anden vej.

– 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 muldvarpen tilmed skal indånde deres egen udåndingsluft, udtaler Kevin L. Campbell fra University of Manitoba i Winnipeg, Canada.

Forskerne har undersøgt de ilt-bindende egenskaber i blodprøver fra de tre muldvarpearter og hvor godt de forskellige hæmoglobin-komponenter binder henholdsvis oxygen og CO₂.
Men herudover er det også lykkes forskerne at bestemme den genetiske kode – dna-sekvensen – for alle hæmoglobin-komponenterne, og derved at belyse evolutionen af tilpasningsmekanismen.

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 inde i de røde blodceller – som hedder 2,3-difosfoglycerat – så er bindingsstedet for dette molekyle fraværende i mulvarpens 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 patienter

Hos patienter med kronisk obstruktive lungesygdomme – som fx 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 rygmarvceller til at producere blodceller, men nu med egenskaber af den nye hæmoglobin-type, siger professor Roy Weber, Aarhus Universitet.

Yderligere information

Professor Roy E. Weber, Biologisk Institut, Aarhus Universitet
Telefon: 8942 2599, mobil: +45 28154833
E-mail: roy.weber@biology.au.dk

Artiklen i BMC Evolutionary Biology:

Campbell, K. L., Storz, J. F., Signore, A. V., Moriyama, H., Catania, K. C., Payson, A. P., Bonaventura, J., Stetefeld, J., and Weber, R. E. 2010. Molecular basis of a novel adaptation to hypoxic-hypercapnia in a strictly fossorial mole. BMC Evol Biol In press.