Některá zvířata upadají do hibernace, jiná zpomalují svůj životní rytmus a další žijí hluboko pod zemí nebo migrují do teplejších krajů – vše proto, aby přežila zimu. Existují však i tvorové, kteří se přizpůsobili chladu svým vlastním, jedinečným způsobem. Aby přežily zimu, mohou zmenšit velikost svého mozku. Za tímto jevem stojí určitý fenomén.
- Některá malá savčí zvířata, včetně běžných krtků, mohou v zimě zmenšit objem svého mozku o 30 procent, aby si pomohla přežít období nedostatku potravy.
- Výzkumy ukázaly, že Dechnelův fenomén představuje sezónní, reverzibilní zmenšení velikosti mozku a dalších orgánů bez nevratného poškození buněk.
- Identifikace genů podílejících se na tomto mechanismu a jejich vlivu na energetickou homeostázu a hematoencefalickou bariéru může najít potenciální uplatnění ve výzkumu neurodegenerativních onemocnění.
Nejčastěji spojujeme zimu a přežití v tomto obtížném období s hibernací. Jak již bylo zmíněno, hibernace je přizpůsobení zvířat drsným zimním podmínkám, které jim umožňuje přežít nízké teploty a nedostatek potravy. Díky tomu mohou některá zvířata spát až devět měsíců v roce. Některá zvířata však mohou své orgány speciálně pro zimu zmenšit.
U malých zvířat se mozek může zmenšit.
Jak si můžete přečíst v časopise Molecular Biology and Evolution, mezinárodní skupina vědců za účasti Univerzity v Alabamě (UAB) provedla výzkum, který vysvětluje evoluční původ fenoménu Dehnela – jedinečné sezónní adaptace u malých savců, která zahrnuje schopnost zmenšovat a obnovovat objem a funkce mozku.
Fenomén Dehenel je vzácný jev charakterizovaný sezónním zmenšením a opětovným zvětšením objemu mozku a některých orgánů. Tento jev je pozorován u některých druhů malých savců. Nejvýraznějším příkladem jsou běžné rejskové (Sorex araneus), u nichž se v zimě hmotnost mozku může snížit až o 30 procent. Snížení objemu je prakticky patrné – zmenšuje se velikost lebky. Tento proces se týká i dalších vnitřních orgánů, jako je srdce a játra.
Tyto pozorování potvrzují studie pomocí magnetické rezonance.
Dechnelův fenomén v první řadě umožňuje zvířatům snížit spotřebu energie v obtížných obdobích. V zimě je přístup k potravě velmi omezený. Toto zmenšení objemu mozku a dalších orgánů se s příchodem jara vrací zpět.
Jak krtek zmenšuje velikost svého mozku?
Výzkumný tým identifikoval geny, které se podílejí na několika základních procesech, jako je energetická homeostáza a vápníkové signalizace, nezbytné pro regulaci energetické rovnováhy v náročných podmínkách. Tyto geny mimo jiné ovlivňují integritu hematoencefalické bariéry, která zajišťuje účinnou kontrolu molekul pronikajících do mozku během sezónního cyklu. Ovlivňují také regulaci vodní rovnováhy, která je spojena s reverzibilní ztrátou objemu mozku bez úhynu buněk.
Vědci toho dosáhli pomocí srovnávací genomiky a analýzy exprese genů v klíčových tkáních, jako je hypotalamus. Ukázalo se, že geny hrají klíčovou roli v pochopení toho, jak se této adaptace dosahuje.
Zajímavé je, že k tomuto sezónnímu zmenšení velikosti mozku a orgánů dochází bez masové apoptózy, neboli odumírání buněk. Tyto malé savce se tak s příchodem jara vrací k normální velikosti. Krtek potřebuje jen několik týdnů, aby se vrátil k původní velikosti mozku, přičemž si zachovává plnou funkčnost.
Jak může Dechnelův fenomén pomoci lidem?
Plasticita, která se projevuje v Dechnelově fenoménu, ovlivňuje přežití, rozmnožování a odolnost vůči klimatickým změnám. Podle výzkumného týmu, i když se nejedná o lidi, pochopení mechanismů, které umožňují reverzibilní zmenšení objemu mozku bez nevratného poškození, může inspirovat nové směry výzkumu v neurobiologii a metabolismu.
Objev mechanismů souvisejících s regulací energetického metabolismu v mozku otevírá nové otázky týkající se plasticity tkání u savců a jejích potenciálních biomedicínských aplikací.
Vědci tvrdí, že energetická homeostáza a hematoencefalická bariéra naznačují potenciální biomarkery a terapeutické cíle pro neurodegenerativní onemocnění, ale je třeba provést další výzkum.
