Znajdź zawartość

Podczas snu ptaki co pewien czas otwierają oczy. Robią to jednak rzadziej niż w czasie czuwania, nietrudno się więc domyślić, że łatwiej je wtedy upolować. Powstaje też pytanie, czy wzorce snu są podyktowane indywidualnymi doświadczeniami, czy też ptaki kierują się postępowaniem sąsiadów w kolonii. Dr Guy Beauchamp z Uniwersytetu w Montrealu zauważył, że mewy śledzą poczynania sąsiadów i w ten sposób stwierdzają, kiedy bezpiecznie jest zasnąć. Kanadyjczyk obserwował mewy odpoczywające w okolicach zatoki Fundy. Notował, jak często konkretne ptaki spały w obrębie kolonii. Łatwo to ustalić, ponieważ mewy zazwyczaj śpią z dziobem wciśniętym w pióra. Co 1-2 min wyliczałem proporcję śpiących ptaków w grupie. Okazało się, że mewy, których sąsiedzi byli bardziej czujni, częściej otwierały oczy podczas snu. Mewy zwracają zatem uwagę na to, co robią sąsiedzi i dostosowują do tego swoje wzorce snu. Beauchamp podkreśla, że przez kolonię przechodzą fale snu: odsetek śpiących ptaków raz rośnie, a raz opada. Nikt wcześniej tego nie udokumentował. Fale snu wystąpiłyby tylko wtedy, gdyby naśladownictwo odgrywało ważną rolę. Badania zespołu z Montrealu potwierdzają teorię, zgodnie z którą czuwanie u zwierząt jest zjawiskiem społecznym.

Różnorodność gatunków roślinnych i zwierzęcych wzrasta w miarę przemieszczania się od biegunów południowego i północnego w kierunku równika. Co ciekawe, reguła ta nie obowiązuje w przypadku bakterii glebowych (Environmental Microbiology). Wydaje się, że reguły określające wzorce różnorodności roślin i zwierząt są odmienne od reguł dotyczących bakterii – ujawnia prof. Paul Grogan z Queen's University. Odkrycie jest bardzo istotne, ponieważ do podstawowych zadań ekologii należy wyjaśnienie wzorców dystrybucji gatunków oraz zrozumienie czynników biologicznych i środowiskowych, które determinują, czemu taksony występują tam, gdzie występują. Akademicy badali skład i zróżnicowanie genetyczne populacji bakterii glebowych z 29 miejsc rozsianych na terenie Kanady, Alaski, Islandii, Grenlandii i Szwecji. Naukowcy zakładali, że próbki pobrane w odległości 20 m będą bardziej podobne w kategoriach bakteryjnej różnorodności niż próbki gleby z punktów, które dzieli 5500 km (tak bowiem miałyby się sprawy z genetycznym podobieństwem populacji roślin i zwierząt). Ustalono, że każda próbka zawierała tysiące gatunków bakterii, w tym 50% unikatowych. Okazało się, że nie ma w ogóle związanych z odległością wzorców podobieństwa, nawet przy porównywaniu próbek pobranych w tej samej okolicy z próbkami z innej części kontynentu. To mnie naprawdę zdumiało – podsumowuje Grogan.

Pojedyncze neurony, a nawet dendryty, czyli wypustki przewodzące impulsy z obwodu do wnętrza komórki nerwowej, świetnie sobie radzą z rozpoznawaniem różnych sekwencji czasowych w docierających do mózgu informacjach. Zadaje to kłam rozpowszechnionym wcześniej twierdzeniom, że do tego typu przetwarzania konieczne są rozbudowane sieci neuronalne. W życiu codziennym musimy nieustannie wykorzystywać informacje o sekwencjach zdarzeń, by zrozumieć otaczający nas świat. Np. język, zbiór różnych sekwencji podobnych liter lub dźwięków ułożonych w zdania, oznacza cokolwiek wyłącznie dzięki porządkowi zestawienia tych dźwięków/liter. Współczesne komputery nadal zmagają się z dekodowaniem szybko wypowiadanych zdań, podczas gdy przeciętny 5-latek wykonuje to zadanie bez najmniejszego problemu. Jak mózg odróżnia jedną sekwencję wydarzeń od drugiej? Tego dokładnie nie wiadomo – opowiada Tiago Branco z Instytutu Badań Biomedycznych Wolfsona na Uniwersyteckim College'u Londyńskim. Jak się okazało, na pewno nie robi tego za pomocą dużych sieci współdziałających neuronów. Brytyjczycy pracowali na modelu mysim. Skupili się na rejonie mózgu, do którego docierają informacje czuciowe z oczu i twarzy. By sprawdzić, jak neurony reagują na zmienność w porządku bodźców, akademicy posłużyli się laserem. Pobudzali nim dendryty wg z góry ustalonego wzorca. Cały czas zapisywali generowaną w odpowiedzi aktywność elektryczną komórek nerwowych. Okazało się, że każda sekwencja wywoływała inną reakcję, nawet jeśli pobudzenie doprowadzano do pojedynczego dendrytu. Prof. Michael Hausser uważa, że pojedyncze neurony i dendryty mogą ogrywać ważną rolę we wstępnym sortowaniu oraz interpretowania masy napływających do mózgu bodźców. Niewykluczone, że cecha ta jest typowa dla wielu obszarów mózgu i występuje u różnych gatunków zwierząt, nie tylko u człowieka.

Analiza genetyczna mysiego mózgu wykazała, że o ile w rozwijającym się mózgu dochodzi do preferencyjnej ekspresji matczynych genów, to do osiągnięcia dorosłości role się całkowicie odwracają i zaczynają dominować geny odziedziczone po ojcu. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda donoszą o zidentyfikowaniu w mózgu gryzoni 1300 genów, które do pewnego stopnia wykazują odchylenie rodzicielskie. Dotąd w mózgu znano 45 genów związanych z rodzicielskim piętnem genomowym (imprintingiem genomowym, ang. genomic imprinting), a w przypadku organizmu wspominano o mniej niż 100. Najnowsze badania Amerykanów sugerują jednak, że mogą one być znacznie bardziej rozpowszechnione niż wcześniej sądzono. Autorami studium są Catherine Dulac, szefowa Wydziału Biologii Molekularnej i Komórkowej, oraz dr Christopher Gregg, który na co dzień pracuje w jej laboratorium. Naznaczenie genetyczne wiąże się z różnym wzorcem metylacji genów w komórkach jajowych i komórkach. Za jego pośrednictwem każde z rodziców tak oddziałuje na rozwój dziecka, by przebiegał on w kierunku najkorzystniejszym i jednocześnie jak najmniej kosztownym dla ostatecznego przekazania rodzicielskiego materiału genetycznego. Geny matki i ojca zachowują się więc podczas rozwoju embrionalnego jak podczas przeciągania liny. Co więcej, ich wpływ może się utrzymywać długo po urodzeniu, nawet po osiągnięciu przez potomstwo dorosłości. Nasze studium pokazuje, że rodzicielskie odchylenie w ekspresji genów to podstawowy sposób genetycznej regulacji w mózgu. Mimo mamiących raportów, nasze rozumienie systemów neuronalnych zarządzanych przez imprinting genomowy było bardzo ograniczone – zaznacza Dulac. Dulac i Gregg przyglądali się mózgom 15-dniowych płodów i dorosłych myszy. Okazało się, że ekspresja genów zw. z imprintingiem zachodziła w ok. ¼ obszarów mózgu. Wiele z nich znajdowało się w rejonach odpowiadających za odżywianie, odczuwanie bólu, kontakty społeczne, zachowania apetytywne (poszukiwawcze) czy rozród. Zespół oparł się na wcześniejszych rezultatach Davida Haiga, także z Harvardu, który analizując rzadkie zaburzenia genetyczne, wykazał, że określone geny matczyne i ojcowskie mogą dawać o sobie znać w dorosłości. Wcześniejsze badania dostarczały dowodów na istnienie genetycznej wojny matki i ojca wyłącznie podczas rozwoju płodowego. Dulac i inni wykazali, że w mózgu płodu 61% zw. z imprintingiem genów pochodzi od matki. Do osiągnięcia dorosłości stajemy się jednak świadkami spektakularnej przemiany – zarówno w korze, jak i podwzgórzu dojrzałych osobników ok. 70% takich genów pochodziło od ojca. Matka ma więc wpływ na mózgowy rozwój płodowy, a ojciec na działanie dorosłego mózgu. Niewykluczone więc, że dzieciństwo to okres genetycznej szamotaniny, gdzie szala zwycięstwa zaczyna się powoli przechylać na stronę ojca.

Do tej pory wydawało się, że różnice w budowie i funkcjonowaniu mózgów ssaków płci męskiej i żeńskiej kształtują się jeszcze podczas życia płodowego. Wpływać na to miały geny z chromosomów X oraz Y, a także hormony oddziałujące na rozwijający się organizm. Okazuje się jednak, że zachowanie matki w stosunku do potomstwa odgrywa nie mniejszą rolę. Anthony Auger z University of Wisconsin-Madison wyjaśnia, że szczurzyce spędzają dużo czasu na lizaniu i pielęgnacji synów, co wg autorów wcześniejszych badań, umożliwia prawidłowy rozwój genitaliów. Jego zespół chciał jednak sprawdzić, co się stanie, gdy podobnym zabiegom zostaną poddane młode samiczki. Okazało się, że pod wpływem głaskania zmniejszyła się, w porównaniu do samic pozbawionych karesów, liczba receptorów estrogenowych w podwzgórzu i była ona podobna jak u samców. Później naukowcy stwierdzili, że u dopieszczonych samic wzorce metylacji DNA przypominały te widywane u samców. Geny receptorów estrogenowych ulegały silniejszej metylacji, a ponieważ przyłączenie grup -CH3 zmniejsza ekspresję genów, spadała liczba receptorów żeńskich hormonów. W wielu wypadkach metylacja bywa permanentna, dlatego zwykłe głaskanie przez matkę może wywoływać zmiany dające o sobie znać przez całe życie. Nie wiadomo, czy zachowanie ludzkiej matki wobec nowo narodzonego dziecka ma również taki wpływ. Celia Moore z University of Massachusetts w Bostonie uważa, że najpierw należałoby sprawdzić, czy kobiety inaczej traktują synów i córki oraz czy ma to ewentualnie jakiś wpływ na rozwój mózgu. Płeć może nie być wyłącznie genami i hormonami.