Опубликованное в журнале Nature Communications исследование показывает, как «биологический переключатель» помогает животным корректировать функции организма, которые являются ключевыми для их выживания: например, регуляцию температуры тела и отращивание тёплой зимней шерсти.
Работы с овцами показали, как меняется деятельность их мозга в ответ на изменение длительности светового дня, чтобы адаптировать работу организма к изменяющимся условиям окружающей среды. Исследователи полагают, что это может объяснить механизм сезонных адаптаций у других видов млекопитающих, а также птиц и рептилий.
«Колебания гормонального статуса и поведения являются частью деятельности тонко настроенного биологического “оркестра”, который имеет решающее значение для жизни, – объясняет профессор Симона Меддл из Института Рослина, которая возглавляла исследование. – Механизмы выживания многих животных при смене сезонов опираются на изменения в их биологии, и наши результаты открывают важную часть головоломки, что позволит нам понять основные адаптационные процессы».
Циркадные ритмы – суточные биологические циклы, которые влияют на физиологические, ментальные и поведенческие процессы – представляют собой определённые изменения гомеостаза в течение дня и находятся под влиянием генов. Подобные колебания также происходят сезонно, но до настоящего исследования не было понятно, какую роль играют гены в этих биологических изменениях.
В ходе исследования учёные изучали гипофиз овец и отмечали изменения, происходящие в зависимости от длительности светового дня. Они проанализировали мозговую ткань на предмет активности генов во времени, что позволило им увидеть, как биологические процессы реагируют на различную продолжительность дня.
Летом, когда день длинный, мозг вырабатывает гормоны, инициирующие поток генетической активности, которая приводит к проявлению «летних» биологическим характеристик. Зимой же срабатывает «переключатель», ночные гормоны высвобождаются дольше, что приводит к соответствующему изменению биологических процессов.
В исследовании делается заключение, что в мозге овец оба процесса связаны с циркадным геном, известным как BMAL2. Этот ген встречается у многих животных, но ранее его роль в «сезонных часах» не была известна.
«Генетический “переключатель“, который мы обнаружили, является ключевым для таких функций, как фертильность, что проявляется при переходе организма овец от зимнего режима к летнему, – говорит профессор Эндрю Лаудон, который возглавлял исследование в Манчестерском университете. – Мы предполагаем, что этот генетический таймер, возможно, является основой для ежегодных изменений у многих видов животных».
Источник: mrcvs.co.uk