JCPB: Циркадные ритмы у медведей активны даже во время сна

Согласно результатам генетического исследования, внутренние часы медведей гризли продолжают тикать и во время спячки. Это свидетельствует о том, что циркадные ритмы играют важную роль в метаболизме многих живых существ, включая человека.

Генетическое исследование, проведенное под руководством Университета штата Вашингтон, подтвердило данные наблюдений о том, что выработка энергии у медведей продолжает нарастать и снижаться по суточному графику, даже если они дремлют в течение нескольких месяцев, не принимая пищи. Исследователи также обнаружили, что во время спячки амплитуда выработки энергии притупляется, то есть диапазон максимумов и минимумов уменьшается. Пик также приходился на более позднее время суток в период спячки, чем в активный сезон, но суточные колебания все равно сохранялись.

Это подчеркивает важность самих циркадных ритмов — они обеспечивают гибкость организмов, позволяющую им функционировать в таких экстремальных условиях, как спячка медведя, — сказал Хайко Янсен, профессор кафедры интегративной физиологии и нейронаук ВГУ и старший автор исследования, опубликованного в Journal of Comparative Physiology B.

Другие исследования показали, что циркадные ритмы — 24-часовые физические циклы, характерные для большинства живых животных на Земле, — связаны с метаболическим здоровьем. У людей серьезные нарушения этих циклов, например, при работе в ночную смену, связаны с такими метаболическими проблемами, как увеличение веса и более высокая распространенность диабета.

В некотором смысле медведи — это экстремальные вахтовики, которые впадают в спячку на целых шесть месяцев. Исследователи, подобные команде Янсена, пытаются выяснить, каким образом медведи, на первый взгляд нездоровые, набирают избыточный вес, затем остаются без пищи и не двигаются в течение нескольких месяцев — и все это без таких пагубных последствий, как потеря костной массы или такие заболевания, как диабет.

В отличие от грызунов, впадающих в спячку, которые находятся практически в коматозном состоянии, медведи в период спячки периодически двигаются. Наблюдая за медведями гризли в Центре медведей ВГУ, ученые обнаружили, что эти движения подчиняются циркадному ритму, причем днем они более активны, чем ночью.

В настоящем исследовании ученые попытались выяснить, выражен ли этот циркадный ритм на клеточном уровне. Они взяли образцы клеток у шести медведей в периоды активности и спячки, затем культивировали эти клетки для проведения ряда генетических анализов.

Для имитации спячки исследователи изучили клетки при типичной для медведей пониженной температуре тела во время спячки — около 34 градусов Цельсия (93,2 градуса по Фаренгейту) и сравнили ее с температурой 37 градусов Цельсия (98,6 градуса по Фаренгейту) во время активного сезона.

Они обнаружили, что в клетках медведя, находящегося в спячке, ритмично экспрессируются тысячи генов. Это выражалось в ритмах энергии через повышение и понижение выработки аденозинтрифосфата, или АТФ, — клеточного источника энергии организма. В условиях спячки АТФ по-прежнему вырабатывался в суточном режиме, но амплитуда его выработки была притуплена, пики и долины уменьшились. Кроме того, в условиях спячки точка наибольшего производства АТФ смещается на более позднее время суток, чем в условиях активного сезона.

Поддержание циркадного ритма требует определенных затрат энергии. Исследователи полагают, что некоторое изменение этого ритма во время спячки может позволить медведям получать определенную энергетическую выгоду от суточного цикла без особых затрат, что, вероятно, поможет им выжить, оставаясь без пищи в течение нескольких месяцев.

Это похоже на настройку термостата. Если вы хотите сэкономить энергию, вы убавляете обороты термостата, и именно так, по сути, поступают медведи, — сказал Янсен.

Они используют способность подавлять циркадный ритм, но не останавливают ход часов. Это действительно новый способ тонкой настройки метаболических процессов и энергозатрат у животных.

16.11.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах

Тропические бабочки Heliconius хорошо известны...

Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды

В новом исследовании неврологи показали, как&n...

Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки

Бурые медведи, добывающие пищу на полуост...

Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не бол...

Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый

Козы могут отличить счастливого человека от&nb...

Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса

Всем живым существам необходим сон. Когда люди...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Минералоги СПбГУ нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Московский Политех внедряет ИИ для повышения эффективности приемной кампании и трансформации обучения
Астрономы СПбГУ узнали возраст одного из самых мощных метеорных потоков