Ученые из США, Германии и Дании впервые расшифровали генетические механизмы феномена Дехнеля — удивительной способности бурозубок уменьшать размер своего мозга зимой и восстанавливать его весной. Эта адаптация, названная в честь польского зоолога Августа Дехнеля, позволяет этим крошечным млекопитающим весом всего 5–12 граммов, экономить энергию, необходимую для выживания в суровые холода. Работа опубликована в журнале eLife.
Сокращая до 18% своей массы тела, включая более четверти объема мозга, бурозубки (Sorex araneus) эффективно экономят ресурсы, чтобы пережить суровые зимы. В новой работе ученые выявили несколько ключевых генов, которые регулируют этот процесс. Исследователи также обнаружили, что эти гены участвуют в регулировании обмена веществ, клеточной гибели и активности гипоталамуса — области мозга, отвечающей за энергообмен и реакцию на сезонные изменения.
"Мы создали уникальный набор данных, который позволил нам сравнить гипоталамус бурозубок в разные времена года с гипоталамусом других млекопитающих," — сообщил ведущий автор работы, эволюционный биолог Уильям Томас из Университета Стоуни-Брук.
Особый интерес вызвал ген BCL2L1, который участвует в управлении разрушением клеток, а также гены, связанные с обменом кальция между кровеносной системой и мозгом, что, вероятно, ускоряет адаптацию гипоталамуса бурозубок к сезонным условиям. Исследование также доказало связь между генами уменьшения мозга у бурозубок и процессами, характерными для таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и ожирение у людей. По мнению ученых, это открывает перспективы для разработки методов лечения нейродегенеративных заболеваний и нарушений обмена веществ.
Хотя уменьшение мозга может показаться радикальным решением, для бурозубок оно является оптимальным способом эффективного использования энергии и помогает им выживать в условиях ограниченного доступа к ресурсам. В отличие от бурозубок, у людей подобные процессы могли бы привести к серьезным последствиям, включая когнитивные нарушения.
