Багато тварин, таких як ведмеді, нарощують масу свого тіла напередодні зими. Вони накопичують жир, одночасно сповільнюючи свій метаболізм, щоб витримати майбутні періоди голодування. Але вчені нещодавно знайшли тварину, яка навпаки зменшує свою масу. Найбільше “всихається” її мозок.
Як це працює
Євразійська землерийка, також відома як мідиця звичайна, розробила цікаву стратегію виживання, щоб пережити темні холодні дні. Вона зменшує свої органи, щоб ті споживали менше енергії й зберігали ті нечисленні запаси, які вона може знайти. Цей хитрий прийом виживання, названий “феноменом Денеля” на честь польського зоолога Августа Денеля, може призвести до того, що крихітні ссавці вагою від 5 до 12 грамів втрачають до 18 відсотків своєї ваги при зниженні температури. Це велике скорочення, понад чверть якого припадає на мозок. Найцікавіше, що наступної весни втрачені тканини відновлюються, повідомляє eLife.
Тепер дослідники з США, Німеччини та Данії визначили ряд генів, відповідальних за це явище, і виявили інтригуючі спільні риси з генетичними змінами у людей, які причетні до різних захворювань, зокрема хворобу Альцгеймера. Ці нові результати з’явилися через рік після того, як ті ж самі дослідники перерахували низку метаболічних зрушень у печінці, корі головного мозку та гіпокампі землерийки, які супроводжують сезонне скорочення, і які, на їхню думку, можуть мати значення для лікування неврологічних захворювань у людей.
У новому подальшому дослідженні команда прагнула краще зрозуміти еволюцію феномену Денеля, порівнюючи експресію генів у гіпоталамусі землерийки з експресією генів у 15 інших видів ссавців з різних рядів.
Гіпоталамус відіграє важливу роль у регуляції метаболізму у тварин, тому це робить зміни в його активності у відповідь на сезонні зрушення першочерговим об’єктом дослідження. Використовуючи наявні набори даних, команда ідентифікувала сотні генів, які були як підвищено регульовані у землерийок, так і мали відповідні версії, що експресуються в мозку ряду інших ссавців, включаючи інших землерийок, гризунів і приматів.
Ми створили унікальний набір даних, за допомогою якого змогли порівняти гіпоталамус землерийок у різні пори року та між різними видами. Ми виявили набір генів, які змінюються залежно від пори року та беруть участь у регулюванні енергетичного гомеостазу, а також генів, які регулюють загибель клітин, що, як ми припускаємо, може бути пов’язано зі зменшенням розміру мозку,
– каже один із провідних науковців дослідження, біолог-еволюціоніст Вільям Томас з Університету Стоні Брук у США.
Серед генів землерийки, експресія яких змінювалася залежно від пори року, було кілька, що регулюють кальцієву сигналізацію в бар’єрі між кровоносною системою і мозком, натякаючи на адаптації, які відкривають канали до гіпоталамуса і підвищують здатність цієї ділянки швидко реагувати на зміни навколишнього середовища.
Врешті команда визначила п’ять генів, які вони тепер вважають важливими в еволюції феномену Денеля у землерийок.
Серед них:
- Ген, який переробляє мембранні білки.
- Ген, що опосередковує функції мембран синапсів у нервових клітинах.
- Ген, пов’язаний з ожирінням і хворобою Альцгеймера у людей.
Враховуючи підхід землерийки до життя за принципом “живи швидко, помирай молодим”, оскільки тварина живе лише рік, жертвування нейронами заради збереження батареї, що швидко розряджається, швидше за все, окупиться. Для нашого виду, який живе багато десятиліть, подібні зміни будуть коштувати занадто багато.
Подальше вивчення здатності землерийки навмисно зменшувати свій мозок може дати глибше розуміння діагностики та лікування когнітивних розладів у людей.