Nu este neobișnuit ca animale precum urșii să acumuleze masă corporală înainte de iarnă, stocând grăsime și reducând metabolismul pentru a supraviețui vremurilor grele ce urmează. Ce animal își poate micșora creierul pentru a se pregăti de iarnă?
Dar pentru Sorex araneus, cunoscut sub denumirea populară de chițcan de pădure, cu o speranță de viață de doar un an, iernatul nu este o opțiune. În loc să își petreacă lunile sub nămeți în hibernare, această specie a dezvoltat o strategie complet diferită: și organele consumatoare de energie pentru a conserva resursele limitate pe care le are la dispoziție.
Acest fenomen, cunoscut sub numele de „fenomenul Dehnel”, numit după zoologul polonez August Dehnel, îi permite chițcanului să piardă până la 18% din greutatea sa pe măsură ce temperatura scade, inclusiv mai mult de un sfert din masa creierului, doar pentru a-și regenera țesuturile pierdute odată cu venirea primăverii.
Iată cum chițcanul de pădure își poate micșora creierul
Acum, cercetători din SUA, Germania și Danemarca au identificat o serie de gene responsabile pentru acest fenomen, evidențiind legături interesante cu modificări genetice implicate în diverse afecțiuni la oameni, inclusiv boala Alzheimer. Descoperirile vin la doar un an după ce aceeași echipă a documentat schimbări metabolice semnificative în ficatul, cortexul cerebral și hipocampul chițcanului asociate cu acest proces de micșorare sezonieră. Aceste rezultate ar putea avea implicații pentru tratarea bolilor neurologice la oameni, punctează Science Alert.
În acest studiu de continuare, echipa a încercat să înțeleagă mai bine evoluția fenomenului Dehnel prin compararea expresiei genelor din hipotalamusul chițcanului cu cele ale altor 15 specii de mamifere din diverse ordine.
Hipotalamusul are un rol crucial în , adaptându-se la schimbările sezoniere, ceea ce îl face un subiect principal de studiu. Folosind baze de date existente, cercetătorii au identificat sute de gene care sunt suprareglate la chițcani și care au versiuni similare exprimate în creierii altor mamifere, inclusiv de rozătoare și primate.
„Am generat un set unic de date, cu ajutorul căruia am putut compara hipotalamusul chițcanului în diferite anotimpuri și cu alte specii”, spune William Thomas, biolog evoluționist de la Universitatea Stony Brook (SUA).
„Am identificat un set de gene care se modifică sezonier, implicate în reglarea homeostaziei energetice, precum și gene care reglează moartea celulară, pe care le propunem ca fiind asociate cu reducerea dimensiunii creierului”, spune cercetătorul.
De ce este viabilă o astfel de strategie la chițcan?
Printre genele identificate, unele au roluri în semnalizarea calciului la bariera hematoencefalică, sugerând adaptări care deschid canale către hipotalamus, sporind capacitatea acestuia de a răspunde rapid la schimbările de mediu.
O secvență remarcabilă în comparațiile dintre toamnă și primăvară a fost BCL2L1, care este asociată cu gestionarea distrugerii celulelor individuale. Testele pe culturi de celule cerebrale de dihor au confirmat ipotezele cercetătorilor, contribuind la o imagine complexă a semnalizării și morții celulare care ajustează creierul ca răspuns la schimbările sezoniere.
Comparând aceste secvențe cu gene similare de la alte specii de mamifere, echipa a identificat cinci gene esențiale în evoluția fenomenului Dehnel. Printre acestea se găsește o genă care reciclează proteinele membranei, una care mediază funcțiile membranelor sinaptice ale neuronilor și o alta asociată cu obezitatea și boala Alzheimer la oameni.
Având în vedere stilul de viață „trăiește-repede-mori-tânăr” al chițcanului, pentru a economisi energie este o strategie viabilă. Pentru specia umană, însă, modificări similare ar avea consecințe dezastruoase. Cercetările medicale în curs descoperă tot mai multe legături între disfuncțiile metabolice și bolile neurodegenerative, sugerând că studierea acestui fenomen unic ar putea oferi perspective valoroase pentru diagnosticarea și tratarea declinului cognitiv.
Acest studiu a fost publicat în revista eLife.