Сибирският хамстер е много малък гризач, роден в югозападен Сибир, както подсказва името му.
Учените го смятат за модел на организъм за изучаване на сезонни биологични ритми. Това е така, защото репродуктивният му стадий се намира през пролетта и началото на лятото и с наближаването на есента тялото му се променя драстично.
През това време повечето сибирски хамстери отслабват и ограничават приема на храна между 30 и 40 процента. Също така козината му се променя драстично, става по-плътна и интензивно бял цвят. Докато това се случва, те стават безплодни до следващия си размножителен сезон през пролетта и лятото.
Неотдавнашно проучване обаче беше посветено на събирането и анализирането на генома и транскриптома на сибирски хамстер, т.е. РНК молекулите на неговите гени, за да се разбере поведението му както през лятото, така и през зимата.
Проектът беше ръководен от Тайлър Стивънсън, бивш постдокторант в лабораторията на Прендергаст, който сега е във факултета на Университета в Глазгоу, заедно с Рию Бао от Центъра за биоинформатична изследователска информатика на Университета в Чикаго.
Резултатът беше, че зад сезонните им телесни промени стои продължителността на деня, чието намаляване намалява достатъчно, за да могат те да се адаптират към телата си, за да оцелеят през зимата, независимо от температурата или количеството храна.
Изследователите искаха да знаят как сибирският хамстер поддържа теглото си през цялата година и те насочиха вниманието си към ген, наречен pomc, за който отдавна се предполага, че участва в дългосрочното регулиране и балансиране на теглото. Енергия на много животни.
През пролетта се увеличава производството на Т3 и активността на гена pomc
Ще започнем от хипоталамуса. Както мнозина знаят, това е регион на мозъка, отговорен за много важни метаболитни процеси като освобождаване на хормони, контрол на телесната температура, контрол на глада и съня, както и свързано с щитовидната жлеза. Всички тези елементи играят решаваща роля за апетита, приема на храна и разхода на енергия.
Т4, хормонът на щитовидната жлеза, е наличен в кръвта. Количеството дневна светлина се увеличава през пролетта, в който момент хамстерът започва да произвежда ензими, наречени дейодинази.
Дейодиназата премахва йодна молекула от Т4, трансформирайки я в Т3, по-мощен хормон, който е тясно свързан с активността на гена pomc, който, както вече споменахме, е свързан с теглото и енергията.
След това, когато дойде лятото, производството на хормон Т3 се увеличава, което стимулира плодовитостта на хамстерите. На свой ред увеличава активността на гените на pomc, насърчавайки наддаването на тегло.
От друга страна, когато наближи есента, дните започват да стават по-кратки и с по-малко дневна светлина има по-малко производство на Т3, което ограничава репродуктивните им възможности за настъпването на зимата. В същото време, намаляването на T3, също намалява активността на помпата, поради което те отслабват за този сезон.
Изглежда, че сибирският хамстер е еволюирал
Стивънсън се възползва от възможността да сравни генома на сибирски хамстери с този на други бозайници като плъхове и мишки, откривайки забележителни разлики в промоторния регион на гена pomc.
Авторът подчерта факта, че всички животни показват сезонно ниво на биология, дори хората. Това означава, че техните функции се модифицират според сезона на годината, в която се намират.
„Всички животни показват сезонно ниво на биология, включително хората. Това, което показват нашите констатации, при хамстерите е, че хормоните на щитовидната жлеза, действащи в мозъка, където се изразява pomc, осигуряват дългосрочно регулиране на енергийния баланс. Това, което е напълно очарователно, е, че този процес се е развил при някои животни, като хамстери и полевки, а не при други, като овце или хора. Това ни казва, че има голяма степен на геномна вариабилност между животните и показва силен специфичен за видовете контрол на дългосрочния енергиен баланс. ".
Други експерименти се състоят в ограничаване на количеството храна в хамстерите и въпреки че има доказателства за произтичащи мозъчни промени, истината е, че този стимул не е имал по-голям ефект върху експресията на пома.
Така че само промените в продължителността на деня могат да стимулират pomc гена и следователно да генерират промени в теглото и в неговия цикъл на възпроизвеждане.
Това е интересно откритие, което може дори да бъде полезно за изучаване на затлъстяването при хората.