Forskere rapporterer om en fundamental muskelhastighedsgrænse

Når fuglene synger, flagermus ekkolokaliserer, klapperslanger rasler, og tudsefisk brummen, de bruger såkaldte superhurtige muskler, de hurtigste hvirveldyrsmuskler man kender. Ny forskning viser, at disse muskler har nået en maksimal hastighed, der kan opnås i enhver hvirveldyrsmuskel.

På tværs af alle dyr, forskellige muskeltyper har udviklet sig til at udføre vidt forskellige opgaver ved forskellige hastigheder. Fartrekordholderne blandt hvirveldyr er de såkaldte superhurtige muskler, som kan bevæge sig op til 250 gange i sekundet.

"De ikoniske superhurtige muskler driver den alarmerende raslen fra klapperslanger og frierikald i fisk, men i løbet af de sidste år har vi opdaget, at de også driver hurtige ekkolokaliseringskald, der er afgørende for fangst af byttedyr hos flagermus og sangfugles udførlige vokalgymnastik, " siger hovedforfatter af undersøgelsen, Dr. Andrew Mead fra University of Vermont.

"Så selvom det tidligere blev anset for at være sjældent, disse ekstreme muskler er overalt omkring os og synes typisk at blive brugt til at kontrollere lydproduktionen, " tilføjer Dr. Coen Elemans, seniorforfatter på studiet og leder af Sound Communication and Behavior-gruppen på Syddansk Universitet. Undersøgelsen er publiceret i eLife .

I dette arbejde, holdet undersøgte, om alle disse superhurtige muskler bruger den samme dynamik til at opnå deres ekstreme hastighed, og om de deler en fælles forfædres superhurtige muskel.

"Vi viser, at alle superhurtige muskler deler visse specifikke tilpasninger, der tillader superhurtige sammentrækninger, " siger Dr. Mead.

Desuden, de tre hurtigste muskler, fundet i tudsefisk, sangfugle og flagermus, har næsten identisk maksimal hastighed, som argumenterede for en fælles herkomst.

"Interessant nok viste historien sig anderledes, " siger Dr. Elemans. "Ved at se på tilstedeværelsen af ​​motoriske proteiner fandt vi ud af, at hver af disse tre superhurtige muskler udtrykker en anden, argumenterer stærkt for uafhængig herkomst."

Fordi superhurtige muskler konvergerede i ydeevne og mekanisme, de repræsenterer en maksimal hastighed, der kan opnås i enhver hvirveldyrs muskel.

"Vi viser også, at hos sangfugle accelererer de superhurtige muskler, når unge dyr lærer at synge, men vi ved endnu ikke, om det skyldes et udviklingsprogram eller måske træning. Dyr, der har udviklet en ekstrem fysiologisk ydeevne, kan lære os meget om generelle mekanismer, " siger Elemans. "Enhver teknisk fejl i en finjusteret racerbil vil højst sandsynligt bremse den mærkbart, mens den samme fejl i en robust konstrueret familiebil måske ikke er så mærkbar."

Superhurtige muskler er interessante, fordi ekstremt hurtige muskler giver forskere mulighed for at få en bedre forståelse af, hvordan normale muskler trækker sig sammen.