Сибірський хом'як - це дуже маленький гризун, корінний на південному заході Сибіру, як випливає з його назви.
Вчені вважають його зразковим організмом для вивчення сезонних біологічних ритмів. Це пов’язано з тим, що його репродуктивна стадія знаходиться протягом весни і на початку літа, а з наближенням осені її тіло різко змінюється.
За цей час більшість сибірських хом'яків втрачають жирову вагу і обмежують споживання їжі між 30 і 40 відсотками. Також шерсть різко змінюється, стає густішою та інтенсивно білим кольором. Поки це відбувається, вони стають безплідними до наступного сезону розмноження навесні та влітку.
Однак нещодавнє дослідження було присвячене збору та аналізу геному та транскриптома сибірського хом'яка, тобто молекул РНК його генів, щоб зрозуміти його поведінку як влітку, так і взимку.
Проектом керував Тайлер Стівенсон, колишній докторант в лабораторії Прендергаста, який зараз працює на факультеті Університету Глазго, у співпраці з Ріюе Бао з Центру досліджень інформатики біоінформатики Чиказького університету.
Результатом стало те, що за сезонними змінами організму стоїть тривалість дня, зменшення якого є достатнім стимулом для того, щоб адаптувати своє тіло до переживання зими, незалежно від температури або кількості доступної їжі.
Дослідники хотіли дізнатись, як сибірський хом'як підтримує свою вагу протягом року, і вони звернули свою увагу на ген під назвою pomc, про який здавна припускають, що він бере участь у довгостроковій регуляції ваги та балансі. Енергія багатьох тварин.
Навесні продукція Т3 та активність гена pomc збільшуються
Ми почнемо з гіпоталамуса. Як відомо багатьом, це область мозку, відповідальна за багато важливих обмінних процесів, таких як викид гормонів, контроль температури тіла, контроль голоду і сну, а також пов’язаний із щитовидною залозою. Всі ці елементи відіграють вирішальну роль в апетиті, споживанні їжі та витратах енергії.
Т4, гормон щитовидної залози, доступний у крові. Кількість світлового дня збільшується протягом весни, після чого хом'як починає виробляти ферменти, які називаються дейодиназами.
Дейодиназа видаляє молекулу йоду з Т4, перетворюючи її в Т3, більш потужний гормон, який тісно пов’язаний з активністю гена Pomc, який, як уже зазначалося, пов’язаний з вагою та енергією.
Потім, коли настає літо, збільшується вироблення гормону Т3, який стимулює плодючість хом'яків. У свою чергу, це збільшує активність генів pomc, сприяючи набору ваги.
З іншого боку, коли наближається осінь, дні починають скорочуватися, і з меншим денним освітленням стає менше виробництва Т3, що обмежує їх репродуктивні здібності до приходу зими. У той же час, зниження Т3, також зменшує активність помп, саме тому вони худнуть за цей сезон.
Здається, сибірський хом'як еволюціонував
Стівенсон скористався можливістю порівняти геном сибірського хом'яка з геномом інших ссавців, таких як щури та миші, виявивши помітні відмінності в промоторній області гена pomc.
Автор підкреслив той факт, що всі тварини демонструють сезонний рівень біології, навіть люди. Це означає, що їх функції змінюються відповідно до сезону року, в якому вони перебувають.
“Усі тварини демонструють сезонний рівень біології, включаючи людей. Наші висновки показують, що у хом'яків те, що гормони щитовидної залози, які діють у мозку, де виражена помпа, забезпечують тривале регулювання енергетичного балансу. Цілком захоплюючим є те, що цей процес еволюціонував у деяких тварин, таких як хом'яки і полівки, а не в інших, як вівці чи люди. Це говорить нам про те, що між тваринами існує великий ступінь геномної мінливості, і це вказує на сильний видовий контроль довгострокового енергетичного балансу ".
Інші експерименти полягали в обмеженні кількості їжі у хом'яків, і хоча існували докази наслідків змін мозку, правда полягає в тому, що цей стимул не мав більшого впливу на вираженість пома.
Отже, лише зміна тривалості дня може стимулювати ген pomc, а отже, генерувати зміни у вазі та в циклі розмноження.
Це цікава знахідка, яка може бути навіть корисною для вивчення ожиріння у людей.