Африканская антилопа или импала может прыгать со скоростью около 80 километров в час, порой достигая высоты в 10 метров, однако на берегу реки к югу от Сахары, куда она проходит охладиться и напиться, ее все же поджидает большая опасность. Под мутной гладью водоема ее ждет нильский крокодил. Он способен рывком поднять все свое тело, чтобы схватить антилопу мощными челюстями, утащить в воду и утопить.

Успех засады крокодила заключается в гемоглобине, который проходит через кровоток, медленно, но постоянно перенося кислород из легких в ткани. Это позволяет пресмыкающемуся часами обходиться без воздуха. Сверхэффективность этого специализированного гемоглобина заставила некоторых биологов задаться вопросом, почему из всех челюстных позвоночных во всем мире крокодилы оказались единственными, кто может использовать дыхание настолько оптимально. 

Ученый Джей Сторц из Университета Небраски-Линкольн вместе с коллегами приоткрыли завесу тайны. Они использовали статистическую реконструкцию и экспериментальное восстановление гемоглобина архозавра, древнего предка всех крокодилов и птиц, жившего примерно 240 миллионов лет назад. Оказалось, что вместо нескольких ключевых мутаций, как предполагалось в более ранних исследованиях, за уникальные свойства гемоглобина крокодилов отвечает 21 сложная мутация. Это значит, что эволюционный путь, который проделали гены, чтобы приспособиться к среде, настолько запутан и сложен, что повторение его у других животных практически исключено.

"Если бы это был такой простой трюк — если бы его было так легко сделать, всего лишь внеся несколько изменений — все бы так делали", — говорит Сторц.

Гемоглобин связывается с кислородом в легких, затем по кровотоку доставляет жизненно важный газ к тканям. Кроме того, у большинства позвоночных есть молекулы, известные как органические фосфаты. Они контролируют, насколько хорошо гемоглобин поглощает и удерживает кислород.

Но у крокодилов роль органических фосфатов была заменена молекулой бикарбоната, образующейся при распаде углекислого газа. Поскольку ткани производят много этого газа, они также косвенно генерируют много бикарбоната, а он, в свою очередь, побуждает гемоглобин распределять свой кислород по тканям, которые больше всего в нем нуждаются.

"Это сверхэффективная система, которая обеспечивает своего рода механизм медленного высвобождения позволяющий крокодилам эффективно использовать свои запасы кислорода, — сказал Сторц. — Это одна из причин, по которой они могут так долго оставаться под водой".

Исследование было опубликовано в журнале Current Biology.