Как животные адаптируются к смене сезонов: обнаружен ключевой генетический переключатель

Ученые выяснили, как биологический переключатель помогает животным осуществлять сезонные изменения, критически важные для выживания, такие как отращивание теплой зимней шерсти и регулировка температуры тела.

Исследование раскрывает, как мозг реагирует на короткие и длинные дни, позволяя животным адаптироваться к меняющимся условиям и управляя таким важным поведением, как циклы размножения.

Суть открытия

Исследователи из Университетов Эдинбурга и Манчестера изучали у овец эндокринную железу, прикрепленную к мозгу, — гипофиз — при разной продолжительности светового дня.

Анализ активности генов в мозговой ткани во времени показал, что в гипофизе активируется один из двух возможных биологических механизмов в зависимости от длины дня:

• Длинные летние дни: мозг вырабатывает гормоны, запускающие каскад активности генов, ведущий к биологическим характеристикам, ассоциированным с летом.
• Короткие зимние дни: «переключатель» переворачивается — ночные гормоны выделяются дольше, запуская биологические процессы, связанные с зимой.

Ключевая роль гена

Оказалось, что в мозге овец оба процесса задействуют циркадный ген BMAL2, который есть у многих животных, но чья роль в сезонных часах ранее была неизвестна.

Значение исследования

• Результаты, полученные на овцах, могут объяснить время сезонных адаптаций у многих видов, включая птиц, рептилий и млекопитающих.
• Обнаруженный генетический «переключатель» (flip-flop timer) критически важен для таких функций, как фертильность при переходе от зимы к лету.
• Ученые полагают, что этот механизм лежит в основе годовых изменений у многих видов.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications при поддержке Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).