Dvalende egern og hamstere udviklede sig til at føle sig mindre kolde

Jord egern og den syriske hamster, to gnavere, der dvale om vinteren, føler dig ikke kold på samme måde som ikke-dvale, såsom rotter eller mus. Yale-forskere har opdaget, at dvale gnavere udviklede koldfølende neuroner med nedsat evne til at detektere temperaturer under 20 grader Celsius. Denne tilpasning gør det muligt for deres kropstemperatur at falde i lange perioder uden at få dem til at føle sig stressede af disse forhold, dermed udløse deres sæsonbestemte søvn. Værket vises 19. december i journalen Cellerapporter .

"Hvis disse dyr skulle føle sig kolde, de ville ikke være i stand til at dvale, fordi deres sansesystem ville fortælle resten af ​​kroppen, at de har brug for at varme op først, "siger seniorforfatter Elena Gracheva, en fysiolog og neuroforsker ved Yale University. "De ville ikke være i stand til at overleve som art."

Gracheva -laboratoriet, i samarbejde med Sviatoslav Bagriantsevs gruppe, der sammen udgør de sensoriske fysiologiske laboratorier på Yale, fandt ud af, at egern og syriske hamstere uafhængigt udviklede lignende koldundertrykkende tilpasninger. Mens alle gnavere har receptorer på deres somatosensoriske neuroner, der fornemmer kulde, receptorerne i disse to dvale dyr tager meget mere at blive aktiveret i forhold til dem hos dyr, der ikke går i dvale.

For at sammenligne biologi for dyr, der dvale og dem, der ikke gør det, forskerne udførte test på jord egern, hamstere, og mus. De satte gnavere på to temperaturkontrollerede plader:en varm plade (30 grader Celsius) og en anden køligere plade, der ændrede temperaturen (fra 20 til 0 grader Celsius). Gnavere kunne bevæge sig mellem de to plader. Forskerne observerede, at mus altid stærkt foretrak den varme plade. Jord egern og hamstere, på den anden side, viste ikke væsentlig præference for den varme tallerken, medmindre den kolde plade nærmede sig 5 grader celsius.

Gracheva og Bagriantsev forbandt denne adfærd med en ionkanal i neuroner af disse gnavere, kaldet TRPM8. Aktiveringen af ​​TRPM8 fører til fornemmelsen af ​​at føle sig kold. I egern og hamstere, TRPM8 er mindre følsom over for kulde end TRPM8 hos mus. Hos mus, der var en stigning i aktiviteten, da temperaturen faldt fra 30 til 10 grader Celsius, men i jorden egern og hamstere, der var ingen ændring selv ved temperaturer under 20 grader Celsius. Forskerne analyserede forskellene i aminosyresekvensen for TRPM8-molekylerne og reverse-engineered egern TRPM8, så det blev følsomt for kulde igen.

Denne modstand mod at føle sig kold opstår ikke kun når egern og hamstere dvale, men også mens de er aktive. For eksempel, 13-foret jord egern (såkaldt for deres 13 brune og hvide striber) kan overleve udsættelse for temperaturer på 2 grader Celsius i op til 6-9 måneder. Jord egern, der er relateret til jordegern, er hjemmehørende i Wisconsin.

Andre arter, som fugle, kan migrere for at ændre deres miljø, når vejret bliver for koldt. Mindre pattedyr, på den anden side, kan ikke rejse lange afstande. I stedet for at ændre deres miljø, de skal tilpasse sig og ændre deres krop. "Denne tilpasning er det perfekte eksempel på, hvordan miljø kan forme egenskaber ved det sensoriske system, "siger Gracheva.

Bevæger sig fremad, Gracheva -laboratoriet og kolleger undersøger, hvordan disse dyr opfører sig ved endnu lavere temperaturer. Det næste trin for hendes team er at studere gnavere ved temperaturer under 10 grader Celsius. De ønsker også at udvide deres undersøgelse af det molekylære grundlag for kuldefølsomhed. "Denne proces er meget kompleks, og TRPM8 er kun en del af mekanismen, "siger Gracheva.