Erythrozyten (rote Blutkörperchen) sind ein gemeinsames Merkmal fast aller Wirbeltiere. Welchen evolutionären Vorteil bieten sie dadurch, dass sie Hämoglobin enthalten, anstatt nur ein Plasmaprotein zu sein? Tatsächlich ist Hämoglobin bei einigen Anneliden und Hämocyanin bei Kopffüßern im Plasma gelöst.
Der einzige Grund, der mir einfällt, ist, dass Hämoglobin klein genug ist, um in die Tubuli der Niere gefiltert zu werden, und renotoxisch ist. Vielleicht musste es deshalb in Erythrozyten verpackt werden. Aber ist dies nicht ein größerer Aufwand, als die Porengröße zu verringern, um ein Herausfiltern zu verhindern? Wird Hämoglobin oder Hämocyanin nicht auch in die primitiven Nieren von Anneliden und Kopffüßern gefiltert?
Für den Mann mit dem Hammer sieht alles wie ein Nagel aus.
Der Hammer des Plakats scheint die Nierenfunktion zu sein. Meine ist die Biochemie der Erythrozyten (rote Blutkörperchen). Andere werden zweifellos in der Lage sein, noch andere Perspektiven zu bieten.
Aus biochemischer Sicht verfügt der Erythrozyten im Vergleich zu anderen Geweben über ein begrenztes Repertoire an Stoffwechselwegen. Es hat jedoch einen äußerst aktiven Pentosephosphatweg (der nicht überall in Geweben vorkommt) und dessen Funktion ist es, den reduzierenden Cofaktor NADPH bereitzustellen, der benötigt wird, um Glutathion in einem reduzierten Zustand zu halten. Die Bedeutung von reduziertem Glutathion in diesen sauerstofftragenden Zellen besteht darin, dass es einen Schutz vor reaktiven Sauerstoffspezies bietet – etwas, das im Blutplasma nicht möglich war – oder zumindest nicht so gut kontrolliert werden konnte.
Ein weiteres Merkmal von Hämoglobin ist, dass das Gleichgewicht zwischen den Oxy- und Desoxyformen das kleine Triosemolekül 2,3-Bisphophoglycerat umfasst. Dies wird in der Antwort auf eine andere Frage beschrieben . Die Fähigkeit des Erythrozyten, dieses Molekül zu synthetisieren, erlaubt die Verfeinerung dieser Kontrolle.
Ich kann mir vorstellen, dass es noch viele weitere Beispiele gibt. (Alle hinzugefügten Kommentare werden hinzugefügt.)
Man könnte argumentieren, dass diese Stoffwechselprodukte für Organismen nicht unentbehrlich sind (Glucose-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel verursacht beim Menschen eine hämolytische Anämie), und dies erklärt vermutlich, warum die einfacheren Organismen, die Sie erwähnen (und über die ich wenig weiß), auf rote Blutkörperchen verzichten können.
Aber eine Frage, die es wert ist, gestellt zu werden.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Verfügbarkeit von Eisen normalerweise das Wachstum von Krankheitserregern hemmt. Cassat und Skaar in „Eisen in Infektion und Immunität“ sagen :
Eisen ist ein essentieller Nährstoff sowohl für Menschen als auch für pathogene Mikroben.... Angesichts des absoluten Eisenbedarfs praktisch aller menschlichen Krankheitserreger besteht ein wichtiger Aspekt des angeborenen Immunsystems darin, die Eisenverfügbarkeit für eindringende Mikroben in einem Prozess zu begrenzen, der als Ernährungsimmunität bezeichnet wird. Erfolgreiche Humanpathogene müssen daher Mechanismen besitzen, um die Ernährungsimmunität zu umgehen, um Krankheiten zu verursachen.
Später sagen sie:
Auch ohne Infektion sorgen mehrere Facetten des menschlichen Eisenstoffwechsels dafür, dass Eisen für pathogene Mikroorganismen kaum zugänglich ist. Erstens wird der größte Teil des Eisens beim Menschen intrazellulär sequestriert, komplexiert mit Hämoglobin in Erythrozyten. Einige Pathogene haben daher Mechanismen entwickelt, um Hämoglobin freizusetzen, indem sie Erythrozyten lysieren, um schließlich Eisen aus Häm zu extrahieren.
Somit besteht ein Vorteil der Sequestrierung von Hämoglobin in Erythrozyten darin, dass es das Wachstum eindringender Pathogene verlangsamt, indem es dem Pathogen erschwert wird, das notwendige Eisen zu erhalten.
David