Ученые выявили ген, отвечающий за формирование зимнего поведения млекопитающих

Фото из открытых источников

Ученые сделали важное открытие, поняв, что именно заставляет млекопитающих демонстрировать сезонное поведение, такое как спячка и миграция.

Исследование, проведенное под руководством Университета Глазго и опубликованное в журнале eLife, выявило один ген — ген Dio3, присутствующий у всех млекопитающих, — как биологический механизм, лежащий в основе сезонного поведения.

Млекопитающие программируют свое сезонное поведение (например, спячку и миграцию) так, чтобы оно происходило в строго определенное время года; и, как по часам, многие млекопитающие впадают в спячку на всю зиму.

Хотя мы знаем, что животные реагируют на сигналы окружающей среды, чтобы определить время фенологических событий, это первый случай, когда исследование показало внутренний механизм сезонного поведения у млекопитающих, который до сих пор оставался неясным.

Ранее ученые наблюдали корреляции или изменения в экспрессии генов, обусловленные воздействием окружающей среды, но это исследование показывает, что ген Dio3 имеет решающее значение для установки внутренних сезонных часов млекопитающих и должен быть активным для инициирования зимнего покоя.

Ген Dio3 эволюционно консервативен у всех млекопитающих, включая людей, птиц, рептилий и рыб, и его функция, связанная с определением времени сезонных изменений поведения, одинакова у всех животных. Ген преимущественно активен у животных, живущих ближе к полюсам (т.е. в более умеренном климате), и менее активен на экваторе.

Ученые сделали это открытие, используя транскриптомное секвенирование, а также частый отбор проб и мониторинг джунгарского хомяка для изучения сезонных часов животных.

Они обнаружили, что когда дни становятся короче, как это происходит сейчас, удлинение ночи, по-видимому, активирует ген Dio3. Этот ген затем задаёт цикл, охватывающий шесть месяцев, в течение которых у модели хомяка инициируются зимние состояния (например, спячка). Когда действие гена прекращается, хомяки спонтанно возвращаются к летним условиям. Время спонтанного возвращения имитирует весеннее появление млекопитающих .

Тайлер Стивенсон, профессор физиологии в Школе биоразнообразия, One Health и ветеринарной медицины Университета, сказал: «Наша работа важна, потому что теперь мы знаем, какие гены участвуют в этом процессе, и последовательность изменений в экспрессии генов, которые контролируют долгосрочные изменения сезонной физиологии и поведения. Понимание того, как и когда гены активны в течение сезона, даёт нам более глубокое понимание основополагающего механизма ежегодного здоровья и, что важно, потенциальных причин острых или хронических заболеваний».