Znajdź zawartość

Rozmnażanie jest dla zwierząt jedną z najbardziej energochłonnych funkcji życiowych. Aby móc sobie pozwolić na posiadanie potomstwa, niedoszła matka musi mieć więc pewność, że wystarczy jej na to energii. Z badań przeprowadzonych przez Amerykanów wynika, że w toku ewolucji u ssaków powstał w tym celu specjalny mechanizm dostosowujący poziom płodności do bieżących zasobów energetycznych organizmu. Jak wykazali badacze, odkryty system działa w oparciu o leptynę - hormon wytwarzany niemal wyłącznie przez tkankę tłuszczową. Poziom tego białka jest wprost proporcjonalny do zawartości tłuszczu w ustroju, dzięki czemu jest ono doskonałym wskaźnikiem rezerw energetycznych organizmu. Aby sprawdzić, w jaki sposób leptyna wpływa na płodność ssaków, dwoje badaczy - Susannah French z Utah State University oraz Gregory Demas z Indiana University - wykorzystało ciężarne samice chomików. Zwierzęta zaopatrzono w specjalne pompy, które wstrzykiwały do krwi zwierząt ściśle określone dawki leptyny. Ich reakcje porównywano z ciężarnymi samicami otrzymującymi nieaktywny biologicznie płyn. Wpływ leptyny na organizmy ciężarnych samic był niezwykle silny. Ich potomstwo było nie tylko bardziej liczne (6,5 w porównaniu do 4 grupie kontrolnej), lecz także silniejsze i większe niż w grupie kontrolnej. Zdaniem badaczy oznacza to, że leptyna może sprzyjać podtrzymaniu ciąży, zaś jej brak może skłaniać organizm matki do spontanicznej aborcji, np. poprzez wchłanianie bardzo młodych zarodków. Różnice w zachowaniu matek było widać także po narodzinach. W normalnych warunkach samica chomika często wybiera jedno lub dwoje młodych, które uważa za najsilniejsze, a pozostałe zabija. Po podaniu leptyny uśmiercanie młodych przestało się zdarzać, podczas gdy w grupie kontrolnej aż 40% badanych osobniczek pożerało przynajmniej jedno młode. Sztuczne zawyżanie poziomu leptyny miało jednak swoje wady. Wydatek energii związany z utrzymywaniem przy życiu wielu płodów wiązał się z pogorszeniem odporności, zaś odłączenie od pompy podającej hormon wywoływało znaczne zwiększenie apetytu. Nie powinno to dziwić - przez niemal całą ciążę organizmy przyszłych matek otrzymywały przecież fałszywy sygnał o istnieniu bogatych rezerw energetycznych. Dla mnie jest dość jasne, że leptyna odgrywa istotną rolę przy podejmowaniu fizjologicznych decyzji o inwestycji w potomstwo, podsumowuje Randy Nelson, biolog z Ohio State University niezwiązany z prowadzonym studium. Wspólnie z autorami eksperymentu podkreśla on, że najistotniejszym kierunkiem dalszych badań powinno być ustalenie dokładnego mechanizmu chroniącego młode przed kanibalistycznymi zapędami matek stymulowanych leptyną.

Biolodzy uważają, że zegar biologiczny zatrzymuje się na czas zimowej hibernacji. Zjawisko to zaobserwowano u chomików europejskich (Cricetus cricetus). To największy gatunek tych gryzoni, rzadko hodowany w niewoli. U zahibernowanego zwierzęcia mózg funkcjonuje jak w czasie snu, zwalnia też metabolizm. Temperatura wewnętrzna spada np. u susłów północnych poniżej punktu zamarzania. Uznaje się, że hibernacja wyewoluowała ze snu jako forma oszczędzania energii zimową porą. Wyniki niektórych badań wskazywały, że temperatura ciała nadal wzrasta i maleje w cyklu dobowym, jednak zmiany te nie są tak duże, jak w normalnych warunkach. Nikt nie sprawdzał natomiast, co dzieje się w samym zahibernowanym mózgu ani nie przyglądał się aktywności genów kontrolujących zegar biologiczny. Florent Revel i Paul Pévet z Uniwersytetu Ludwika Pasteura w Strasburgu analizowali wpływ hibernacji na mózg wspomnianego chomika europejskiego. Okres między grudniem a marcem zwierzę to spędza zakopane w swojej norze. Na powierzchnię wychodzi tylko od czasu do czasu: 3-4-dniowy okres hibernacji przeplata się z 2-3 dniami aktywności. Zespół biologów sztucznie wywołał u gryzoni hibernację, wyłączając w laboratorium światło i obniżając temperaturę do 8 stopni Celsjusza. Następnie określano aktywność 4 regulujących zegar biologiczny genów: Per1, Per2, Bmal1 i genu wazopresyny argininowej (ADH). Wszystkie znajdują się w zlokalizowanym w przedniej części podwzgórza parzystym jądrze nadskrzyżowaniowym (SCN, suprachiasmatic nuclei). W czasie hibernacji ich aktywność utrzymywała się na stałym poziomie, w normalnych warunkach podlega natomiast dobowym fluktuacjom (Proceedings of the National Academy of Science). Po raz pierwszy zidentyfikowaliśmy stan fizjologiczny, w którym zegar biologiczny nie działa – emocjonuje się Pévet. Inni eksperci zgłaszają jednak pewne wątpliwości. Craig Heller z Uniwersytetu Stanforda badał rytmy dobowe u zahibernowanych wiewiórek z gatunku Spermophilus lateralis. Jego zdaniem, badania Francuzów są interesujące, ale ich wyniki mogą się nie odnosić do gatunków innych niż chomik europejski. Poza tym monitorowanie aktywacji genów w mózgu może nie być dostatecznie czułą metodą oceny cyklów dobowych organizmu. Niewykluczone, że łatwiej jest wychwycić niewielkie zmiany w temperaturze niż aktywności molekularnej. Pévet akceptuje zgłaszane uwagi, lecz jednocześnie uważa, że zrozumienie hibernacji i jej związków z rytmami dobowymi pozwoli lekarzom wprowadzać pacjentów w podobny stan w czasie operacji.