Связь жизненных этапов с многодневным биологическим ритмом в зубах

Циркадный (суточный) ритм долгое время считался основным регулятором темпа развития организма. Однако он не объясняет, почему одни виды (например, крысы) созревают гораздо быстрее других (например, людей).

Исследование под руководством доктора Тимоти Бромейджа из Нью-Йоркского университета впервые связало эти различия с другим механизмом биологического времени — многодневными (мультидиенными) ритмами роста и деградации. Результаты опубликованы в журнале PLOS ONE.

Основа исследования

Работа основана на более ранних наблюдениях (опубликованных в Calcified Tissue International в 2009 году) за многодневными ритмами в инкрементальных линиях роста эмали зубов и костной ткани.

Гипотеза доктора Бромейджа: эти ритмы, берущие начало в гипоталамусе, влияют на кости, размер тела, метаболические процессы (частоту сердечных сокращений и дыхания) и определяют общий темп жизни и продолжительность жизни вида.

Метод и результаты

В новом исследовании команда провела метаболомный и геномный анализ плазмы крови домашних свиней в течение двух недель. Это первый случай применения метаболомики для решения вопроса эволюционной биологии.

Ключевые открытия:

• Метаболиты и РНК в плазме крови 33 свиней колебались с пятидневным ритмом.
• Микроскопический анализ подтвердил соответствующий пятидневный ритм в зубной эмали.
• Были обнаружены два связанных пятидневных ритма: первый управляет ростом тканей, а второй (начинающийся на три дня позже) — деградацией молекулярных соединений, связанных с ростом, для их повторного использования в следующем цикле.

Значение

Эти данные дают новое понимание биологических процессов, регулирующих:

• Рост и размер тела
• Продолжительность беременности и лактации
• Возраст достижения зрелости и другие ключевые этапы развития

По мнению авторов, этот механизм является ключевым компонентом, регулирующим эволюцию жизненного цикла видов.