У животных нашли «переключатель» из летнего режима в зимний
Сокращение светового дня и похолодание заставляют животных переходить на иной физиологический режим. Но как именно это происходит? Исследователи из Университета штата Вашингтон выяснили, что у плодовых мушек-дрозофил запускается «зимний режим»: сезонные условия меняют работу одного гена, встроенного в систему биологических часов.
Ген timeless
В центре исследования оказался ген timeless — один из ключевых компонентов циркадных часов. Он участвует в механизме, синхронизирующем жизненные процессы с чередованием дня и ночи. Ученые выяснили, что у этого гена есть еще одна роль: в зависимости от сезона он производит разные варианты белка через альтернативный сплайсинг. Сплайсинг — процесс созревания РНК в клетке, при котором из молекулы удаляются ненужные участки.
В зимних условиях timeless вырабатывает специфическую форму белка, которая меняет организацию биологических часов, сдвигает периоды активности и подавляет размножение. Насекомое переходит в режим, более подходящий для переживания холода и нехватки пищи.
Часы сами переключаются на зиму
По словам руководителя исследования Серджио Идальго, давно известно, что животные используют сигналы среды для подготовки к сезонным переменам. Но было неясно, как биологические часы объединяют эту информацию. Оказалось, что часы сами могут переходить в зимнее состояние и удерживать организм в нем, пока внешние условия не станут достаточно благоприятными для возврата к летнему режиму.
Сезонная адаптация распространена почти повсеместно. Эксперименты показали, что альтернативный сплайсинг timeless нужен дрозофилам не только для входа в зимнее состояние, но и для его поддержания. Ранее ученые изучали в основном «летний» вариант часов. Новая работа показывает, что часы могут иметь несколько конфигураций, соответствующих разным сезонам.
Польза открытия
Сходные процессы могут действовать у сельскохозяйственных вредителей и комаров — переносчиков инфекций. Если это подтвердится, появится иной подход: не уничтожать насекомых, а нарушать механизмы, позволяющие им переживать зиму. Ранее биологи доказали способность слонов общаться через вибрации земли.
Есть и возможная связь с человеком. Сезонные изменения связывают с сезонным аффективным расстройством и другими состояниями. У людей аналогичный механизм пока не доказан, но открытие дает отправную точку для поиска молекулярных причин сезонных колебаний здоровья.
Работа, опубликованная в Science Advances, показывает, что внутренние часы могут не только задавать суточный ритм, но и перестраиваться для длительного зимнего состояния, помогая животному сохранять этот режим до возвращения благоприятной погоды.
