Многие виды млекопитающих в более холодном климате проводят зимние месяцы в оцепенении, состоянии пониженной физиологической активности, известном как спячка. Во время этого периода оцепенения многие функции организма подавляются для сохранения энергии, в том числе дневные часы, известные как циркадные часы.
Многое известно о том, как работают циркадные часы в активные периоды; например, солнечный свет является основным сигналом для внутренних часов у многих видов, но роль часов в оцепенении в значительной степени неизвестна. Сохраняются ли циркадные часы во время оцепенения?В пыльном Анкоридже, Аляска, доктор Кори Уильямс из Университета Аляски, Анкоридж, бросает вызов холоду и снегу, чтобы понять такие часы.
Его исследовательское животное — арктический суслик, выбранный из-за интересных условий зимней спячки. Их гибернакула, логова, в которых они зимуют в спячке, может полностью замерзнуть холодной зимой.
В результате белки впадают в глубокое оцепенение, когда температура их тела может опускаться до -3 ° C. Так сохраняется ли их часовой ритм при таких экстремальных температурах?Чтобы ответить на этот вопрос, доктор Уильямс использовал комбинацию полевых и лабораторных экспериментов. В полевых условиях доктор Уильямс и его команда исследуют связь между временем выхода из спячки и возобновлением температуры тела.
В лаборатории команда оценивает ритмичность белок, изменяя их освещенность и состояние оцепенения.Их новые результаты показывают, что во время зимней спячки температура тела белок низкая и не проявляет признаков ритмичности. В лаборатории у белок, содержащихся в постоянной темноте, по-прежнему развиваются температурные ритмы после выхода из спячки, даже при отсутствии световых сигналов. Эти результаты являются одними из первых, подтверждающих, что часы белок не работают в период оцепенения.
В то время как результаты экспериментов были сосредоточены на появлении белок после гибернации, Уильямс также заметил, что самцы белок переходят в спячку за две недели до перехода в спячку. Неожиданно они продолжали быть ритмичными вплоть до перехода в спячку.
Уильямс предполагает, что эта двухнедельная разница между переходом в спячку и спячкой может иметь какое-то отношение к тайникам с едой. Белки могут накапливать пищу в течение этих двух недель осенью, впадать в оцепенение, а затем иметь запасы еды весной после выхода из оцепенения, но до фактического выхода из спячки.
Однако на данный момент эта гипотеза еще не проверена.Почему это важно? С точки зрения белок, исследования этих животных одними из первых показали полное отсутствие ритмов в период оцепенения, открывая дверь для будущих исследований на других животных, которые также впадают в оцепенение, таких как медведи во время зимней спячки. Для людей, которые не впадают в оцепенение, изучение белок потенциально может помочь нам понять наши собственные ритмы.
Множество проблем со здоровьем человека, таких как некоторые виды рака и сердечно-сосудистые заболевания, можно отнести к дисфункциональным внутренним часам. Возможно, исследование того, что заставляет животных тикать, поможет нам улучшить тиканье.
Уильямс представил это исследование на ежегодном собрании Общества интегративной и сравнительной биологии в 2015 году в Уэст-Палм-Бич, Флорида.