O cercetare asupra muștelor de fructe identifică gena implicată în hibernarea sezonieră
Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Washington au descoperit un „încuietor de iarnă” molecular care menține animalele într-o stare mai puțin activă pe timpul iernii, până când condițiile favorabile revin.
Folosind muștele de fructe ca model, cercetătorii au descoperit că „încuietoarea de iarnă” este determinată de schimbările sezoniere ale unei gene cheie din ceasul circadian, care reglează ritmurile biologice zilnice. Printr-un proces denumit splicing alternativ, gena, cunoscută sub numele de timeless, produce o proteină specifică iernii care modifică tiparele de activitate și suprimă reproducerea. Rezultatele, publicate în Science Advances, sugerează că animalele ar putea depinde de mai multe versiuni ale ceasului lor biologic, cu aranjamente moleculare diferite care le ajută să se adapteze la schimbările sezoniere de mediu.
„Știm de mult timp că animalele folosesc indicii de mediu pentru a se pregăti pentru schimbările sezoniere, dar nu am înțeles exact cum este integrată această informație de ceasul biologic”, a declarat Sergio Hidalgo. „Ceea ce am descoperit este că ceasul în sine poate fi reorganizat într-o stare de iarnă, care ajută animalele să rămână în această stare până când condițiile devin favorabile pentru a reveni la modul de vară.”
Animalele, plantele și chiar bacteriile folosesc indicii de mediu pentru a anticipa schimbările sezoniere și pentru a-și adapta comportamentul și fiziologia în consecință. Aceste adaptări pot include migrarea, hibernarea, modificări reproductive și perioade de dormanță, care ajută organismele să supraviețuiască în condiții dure și în perioadele de penurie alimentară.
Deși oamenii de știință știu că modificările în lungimea zilei și în temperatură contribuie la declanșarea acestor răspunsuri sezoniere, modul exact în care organismele integrează aceste semnale pentru a coordona comportamentul sezonier era în mare parte necunoscut. Ceasul circadian era suspectat că joacă un rol în acest proces, dar nu era clar cum influența temporizarea sezonieră.
Studiul recent a constatat că splicingul alternativ – un proces care permite genei să producă proteine diferite – al genei timeless joacă un rol crucial în ajutarea muștelor de fructe să intre și să mențină o stare de iarnă, care include modificări ale tiparelor zilnice de activitate și dormanța reproductivă. Proteina produsă alterează funcția ceasului circadian, creând o „încuietoare de iarnă” moleculară care rămâne activă până când indicii de mediu semnalează că este timpul să se revină la o stare de vară.
„Ani de zile, am studiat ceea ce este practic versiunea de vară a ceasului”, a spus Hidalgo. „Această lucrare arată că ceasul poate fi remodelat în timpul iernii, creând un sistem care funcționează diferit și ajută animalele să mențină un program de iarnă.”
Hidalgo bănuiește că mecanisme similare există și în dăunători agricoli și insecte care transmit boli, cum ar fi țânțarii. Înțelegerea modului în care insectele determină temporizarea sezonieră ar putea oferi noi modalități de a perturba populațiile prin interferarea cu procesele biologice care le ajută să supraviețuiască schimbărilor sezoniere.
Rezultatele ar putea ajuta, de asemenea, oamenii de știință să înțeleagă mai bine influențele sezoniere asupra sănătății umane. Condiții precum tulburarea afectivă sezonieră și unele tulburări neurologice și psihice au fost legate de modele sezoniere, deși procesele biologice care stau la baza acestor schimbări rămân slab înțelese.
Studiul a implicat cercetători de la WSU și Universitatea din California, Davis. Coautori au inclus-o pe Audrey Berry, o absolventă WSU și intern cercetător în laboratorul lui Hidalgo, alături de colaboratori de la ambele instituții.
Cercetarea a fost susținută de Institutul Național de Sănătate și de Fundația Pew Charitable Trusts.
