这并不罕见像熊这样的动物在冬季到来之前增加体重,储存脂肪,同时降低新陈代谢,以度过未来的贫乏时期。
可怜的欧亚普通鼩鼱的预期寿命只有一年(鲽鱼)不想浪费宝贵的几个月在雪堆下捕捉 Z。相反,它进化出了一种截然不同的策略来度过黑暗、寒冷的日子,缩小其消耗燃料的器官,以保存手头上仅有的少量储备。
以波兰动物学家的名字命名为“德内尔现象”奥古斯特·德内尔这种精明的生存技巧可以使这种 5 至 12 克(0.2 至 0.4 盎司)的微小哺乳动物随着温度下降而减轻多达 18% 的体重——这一令人震惊的减轻量包括其大脑质量的四分之一以上——仅来年春天重新长出失去的组织。
现在,来自美国、德国和丹麦的研究人员已经查明了导致这种现象的一些基因,并确定了与多种健康状况有关的人类基因变化之间的有趣联系。。
新发现仅在同一研究人员一年后发布列出了一些代谢变化在鼩鼱的肝脏、大脑皮层和海马体中,随着季节性的萎缩,他们认为这些发现可能对治疗人类神经系统疾病有影响。
在这项后续研究中,研究小组通过比较鼩鼱下丘脑中的基因表达与来自一系列哺乳动物目的其他 15 种哺乳动物的基因表达,试图更好地了解德内尔现象的进化。
下丘脑在动物新陈代谢的调节中发挥着重要作用,使其响应季节变化的活动变化成为研究的主要目标。利用现有的数据集,研究小组确定了数百个基因,这些基因在鼩鼱中上调,并且在许多其他哺乳动物(包括其他鼩鼱、啮齿类动物和灵长类动物)的大脑中也有相应的表达版本。
“我们生成了一个独特的数据集,用它我们能够比较不同季节和物种的鼩鼱下丘脑,”说该研究的主要科学家之一、美国石溪大学的进化生物学家威廉·托马斯(William Thomas)。
“我们发现了一系列随季节变化的基因,这些基因涉及能量稳态的调节,以及调节细胞死亡的基因,我们认为这些基因可能与大脑尺寸的减小有关。”
随季节变化表达的鼩鼱基因包括一些在循环系统和大脑之间的屏障中控制钙信号传导的基因,这暗示着适应打开了通向下丘脑的通道并增强了该区域对环境变化快速反应的能力。
在秋季和春季的基因调控比较中突出的序列是BCL2L1,这一序列被认为在控制单个细胞的破坏方面发挥着作用。
比较该基因的完整和乱序RNA转录本对雪貂脑细胞培养物的影响证实了这一怀疑,从而形成了信号传导和细胞死亡的复杂图景,从而使大脑响应季节变化而修剪。
通过比较不同哺乳动物物种的相似基因的调控序列,研究小组确定了五个基因,他们现在认为这些基因在鼩鼱的德内尔现象的进化中很重要。其中包括一个回收膜蛋白的基因,另一个介导神经细胞突触膜功能的基因,以及一个与人类肥胖和阿尔茨海默病有关的基因。
考虑到鼩鼱的“活得快、死得早”的生活方式,为了保存快速耗尽的电池而牺牲神经元可能会得到回报。对于我们这个物种来说,类似的变化将付出致命的代价。
正在进行的医学研究越来越多地发现,不同的疾病之间存在显着的重叠。,表明进一步研究鼩鼱故意缩小大脑的技巧可以为认知能力下降的诊断和治疗提供更深入的见解。
这项研究发表于电子生活。