這並不罕見像熊這樣的動物在冬季到來之前增加體重,儲存脂肪,同時降低新陳代謝,以度過未來的貧乏時期。
可憐的歐亞普通鼩鼱的壽命只有一年(鰈魚)不想浪費寶貴的幾個月在雪堆下捕捉 Z。相反,它進化了一種截然不同的策略來度過黑暗、寒冷的日子,縮小其消耗燃料的器官,以保存手頭上僅有的少量儲備。
以波蘭動物學家的名字命名為“德內爾現象”奧古斯特·德內爾這種精明的生存技巧可以使這種5 至12 克(0.2 至0.4 盎司)的微小哺乳動物隨著溫度下降而減輕多達18% 的體重——這一令人震驚的減輕量包括其大腦質量的四分之一以上——僅在來年春天重新長出失去的組織。
現在,來自美國、德國和丹麥的研究人員已經找出了導致這種現象的一些基因,並確定了與多種健康狀況相關的人類基因變化之間的有趣關聯。。
新發現僅在同一研究人員一年後發布列出了一些代謝變化在鼩鼱的肝臟、大腦皮質和海馬體中,隨著季節性的萎縮,他們認為這些發現可能對治療人類神經系統疾病有影響。
在這項後續研究中,研究小組透過比較鼩鼱下丘腦中的基因表達與來自一系列哺乳動物目的其他 15 種哺乳動物的基因表達,試圖更好地了解德內爾現象的進化。
下視丘在動物新陳代謝的調節中發揮重要作用,使其響應季節變化的活動變化成為研究的主要目標。利用現有的數據集,研究小組確定了數百個基因,這些基因在鼩鼱中上調,並且在許多其他哺乳動物(包括其他鼩鼱、囓齒類動物和靈長類動物)的大腦中也有相應的表達版本。
“我們生成了一個獨特的數據集,用它我們能夠比較不同季節和物種的鼩鼱下丘腦,”說研究的主要科學家之一、美國石溪大學的演化生物學家威廉·托馬斯(William Thomas)。
“我們發現了一系列隨季節變化的基因,這些基因涉及能量穩態的調節,以及調節細胞死亡的基因,我們認為這些基因可能與大腦尺寸的減少有關。”
隨季節變化表達的鼩鼱基因包括一些在循環系統和大腦之間的屏障中控制鈣信號傳導的基因,這暗示著適應打開了通往下丘腦的通道並增強了該區域對環境變化快速反應的能力。
在秋季和春季的基因調控比較中突出的序列是BCL2L1,這一序列被認為在控制單一細胞的破壞方面發揮作用。
比較該基因的完整和亂序RNA轉錄物對雪貂腦細胞培養物的影響證實了這一懷疑,從而形成了信號傳導和細胞死亡的複雜圖景,從而使大腦響應季節變化而修剪。
透過比較不同哺乳動物物種的相似基因的調控序列,研究小組確定了五個基因,他們現在認為這些基因在鼩鼱的德內爾現象的演化中很重要。其中包括一個回收膜蛋白的基因,另一個介導神經細胞突觸膜功能的基因,以及一個與人類肥胖和阿茲海默症有關的基因。
考慮到鼩鼱的「活得快、死得早」的生活方式,為了保存快速耗盡的電池而犧牲神經元可能會得到回報。對我們這個物種來說,類似的改變將付出致命的代價。
正在進行的醫學研究越來越發現,不同的疾病之間存在顯著的重疊。,顯示進一步研究鼩鼱故意縮小大腦的技巧可以為認知能力下降的診斷和治療提供更深入的見解。
這項研究發表於電子生活。