På den Himalaya-omslutna tibetanska platån och Altiplano-platån i Sydamerika – världens två högsta bordsskivor – överlever ett fåtal fågelarter på 35 till 40 procent mindre syre än vid havsnivån.

Alla fåglar på extrema höjder har utvecklat särskilt effektiva system för att leverera det dyrbara syre till sina vävnader. Men en ny studie ledd av University of Nebraska-Lincoln och Chinese Academy of Sciences har funnit att dessa fåglar ofta utvecklade olika ritningar för att sätta ihop proteinerna-hemoglobiner-som faktiskt fångar syre.

Publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences , studien fann att många arter från de två platåerna genomgick olika mutationer för att producera samma resultat:hemoglobiner mer skickliga på att fånga syre från lungorna innan de delar det med andra organ som är beroende av det.

Dessa mutationsskillnader uppstod ofta även bland närbesläktade arter som bor på samma platå, rapporterade studien.

"Du kan tänka dig, bara på grund av de olika förfädernas utgångspunkter, att de tibetanska fåglarna kanske alla gick en (mutations)väg, och de andinska fåglarna gjorde vanligtvis saker på ett annat sätt, " sa medförfattaren Jay Storz, Susan J. Rosowski Professor i biologiska vetenskaper i Nebraska. "Men det var inte vad vi såg. Överlag, det fanns egentligen inga regionspecifika mönster.

"I båda fallen, det verkar som om det fanns många olika sätt att utveckla en liknande förändring av proteinfunktionen."

Liksom alla proteiner, hemoglobin består av intrikat veckade kedjor av aminosyror. Interaktionerna mellan dessa aminosyror dikterar strukturen av ett protein, som i sin tur bestämmer dess egenskaper – hur lätt det binder till och frigör syre, till exempel. Men en mutation kan effektivt byta ut en aminosyra mot en kemiskt distinkt version på samma plats i proteinet, eventuellt ändra dess beteende i processen.

Efter att ha jämfört de förfäders och moderna hemoglobinproteinerna från nio arter som bebor den tibetanska platån, teamet identifierade två fall där avlägset besläktade arter genomgick identiska, funktionellt viktiga mutationer. Men i andra fall, arter utvecklade olika sätt att bygga ett bättre hemoglobin.

De senaste resultaten förstärker en 2016 Storz-ledd studie publicerad i tidskriften Vetenskap , som var den första som fastställde att ryggradsdjursarter kan följa olika vägar på molekylnivå för att nå samma anpassning. Den studien, som undersökte fåglar endast från Anderna, inspirerade teamet att följa upp sin jämförelse av Andinska och Himalaya-arter.

"Fåglar som har anpassat sig till höghöjdsförhållanden från alla dessa olika bergskedjor har upprepade gånger utvecklat hemoglobin med förhöjda syreaffiniteter, ", sa Storz. "På den (funktionella) nivån, allt är mycket repeterbart, och det finns ett mycket slående mönster av konvergent evolution. Men när det gäller den faktiska molekylära grunden, det är mycket mindre förutsägbarhet, och det är tydligt att det finns många möjliga förändringar som kan ge samma funktionella resultat."