Evolution of an extreme hemoglobin phenotype contributed to the sub-Arctic specialization of extinct Steller’s sea cows
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The extinct Steller’s sea cow ( Hydrodamalis gigas ; †1768) was a whale-sized marine mammal that manifested profound morphological specializations to exploit the harsh coastal climate of the North Pacific. Yet despite first-hand accounts of their biology, little is known regarding the physiological adjustments underlying their evolution to this environment. Here, the adult-expressed hemoglobin (Hb; α 2 β/δ 2 ) of this sirenian is shown to harbor a fixed amino acid replacement at an otherwise invariant position (β/δ82Lys→Asn) that alters multiple aspects of Hb function. First, our functional characterization of recombinant sirenian Hb proteins demonstrate that the Hb–O 2 affinity of this sub-Arctic species was less affected by temperature than those of living (sub)tropical sea cows. This phenotype presumably safeguarded O 2 delivery to cool peripheral tissues and largely arises from a reduced intrinsic temperature sensitivity of the H. gigas protein. Additional experiments on H. gigas β/δ82Asn→Lys mutant Hb further reveal this exchange renders Steller’s sea cow Hb unresponsive to the potent intraerythrocytic allosteric effector 2,3-diphosphoglycerate, a radical modification that is the first documented example of this phenotype among mammals. Notably, β/δ82Lys→Asn moreover underlies the secondary evolution of a reduced blood–O 2 affinity phenotype that would have promoted heightened tissue and maternal/fetal O 2 delivery. This conclusion is bolstered by analyses of two Steller’s sea cow prenatal Hb proteins (Hb Gower I; ζ 2 ε 2 and HbF; α 2 γ 2 ) that suggest an exclusive embryonic stage expression pattern, and reveal uncommon replacements in H. gigas HbF (γ38Thr→Ile and γ101Glu→Asp) that increased Hb–O 2 affinity relative to dugong HbF. Finally, the β/δ82Lys→Asn replacement of the adult/fetal protein is shown to increase protein solubility, which may have elevated red blood cell Hb content within both the adult and fetal circulations and contributed to meeting the elevated metabolic (thermoregulatory) requirements and fetal growth rates associated with this species cold adaptation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».