Hvordan måneskin finjusterer dyrenes reproduktion

Dyr har cirkadiske ure eller 24-timers oscillatorer til at regulere daglig adfærd. Disse tager typisk deres spor fra den periodiske ændring af sollys og mørke. Mange dyr bliver dog også udsat for måneskin, som gentager sig med ~25 timers periodicitet.

Florian Raibles laboratorier ved Max Perutz Labs, et joint venture mellem universitetet i Wien og det medicinske universitet i Wien, og Kristin Tessmar-Raible (Max Perutz Labs, Alfred Wegener Institute, University of Oldenburg) har nu opdaget, at måneskin justeres det daglige ur af marine børsteorme, som hjælper dem med at finjustere deres reproduktionscyklus til bestemte timer i løbet af natten. Undersøgelsen, offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , giver en forklaring på fænomenet, at daglige ure fra fluer til mennesker kan udvise plastik-køretider.

For at kunne producere den næste generation frigiver havbørsteormen Platynereis dumerilii sine æg og sæd frit i det åbne havvand. Den korrekte timing af deres reproduktionscyklusser er derfor afgørende for artens overlevelse. Det var allerede kendt, at børsteorme planlægger deres reproduktion til få dage i måneden. Nu afslørede forskerne, at de også synkroniserer til meget bestemte timer i løbet af hver nat. "Vi viser, at måneskin bestemmer, præcist hvornår ormene i løbet af natten starter deres reproduktive adfærd, hvilket altid er i den mørkeste del af natten," forklarer førsteforfatter Martin Zurl. I stedet for at fungere som den direkte stimulus til sværmeri, ændrer måneskin længden af ​​døgnets urperiode. I naturen ændres tidspunktet for måneskin hver dag med omkring 50 minutter. Urets plasticitet gør det muligt for ormene at tage hensyn til disse ændringer.

Forskerne samarbejdede med laboratorierne hos Robert Lucas ved University of Manchester (UK) og Eva Wolf ved Institute of Molecular Biology Mainz og University of Mainz (Tyskland) for at karakterisere lysreceptorerne involveret i denne proces. De identificerede, at de kombinatoriske funktioner af en opsin - tæt beslægtet med den pattedyrs circadian fotoreceptor melanopsin - og en kryptokrom differentielt afkoder sol- og måneskin for at justere det daglige plastikur. I et samarbejde med Charlotte Helfrich-Försters laboratorium ved universitetet i Würzburg (Tyskland) viste forskerne, at den specifikke afkodning af måneskin også er relevant for andre arters daglige ure.

Indvirkningen af ​​lysintensitet på periodelængden af ​​cirkadisk ur er blevet dokumenteret for forskellige organismer under kunstige laboratorieforhold i årtier. Den fysiologiske relevans af disse observationer har dog været uklar. "Vores arbejde afslører, at der er en økologisk mening bag observationen af, at et individs døgnrytme kan køre med forskellige hastigheder," forklarer Kristin Tessmar-Raible. Det skal bemærkes, at mennesker også viser sådan cirkadisk plasticitet. For eksempel udviser patienter med bipolar lidelse gådefulde circalunidian (dvs. 24,8 timer) perioder korreleret med deres humørskift. Forskerne håber, at deres arbejde vil hjælpe med at forstå oprindelsen og konsekvenserne af biologisk timer-plasticitet, såvel som dets samspil med naturlige timing-signaler.