«Если бы эти животные должны были чувствовать себя холодно, они не были бы в состоянии зимовать, потому что их сенсорная система сказала бы остальной части тела, что они должны нагреться сначала», говорит ведущий автор Елена Грачева, физиолог и нейробиолог в Йельском университете. «Они не были бы в состоянии выжить как разновидность».Лаборатория Грачевой, в сотрудничестве с группой Свиатослава Багрянцева, кто вместе составляет сенсорные лаборатории физиологии в Йельском университете, нашла, что суслики и сирийские хомяки развили подобную подавляющую холод адаптацию независимо. В то время как у всех грызунов есть рецепторы на их соматосенсорных нейронах, которые холод смысла, рецепторы у этих двух зимующих животных берут намного больше, чтобы быть активированными по сравнению с теми у животных, которые не зимуют.Чтобы сравнить биологию животных, которые зимуют и те, которые не делают, исследователи выполнили тесты на сусликах, хомяках и мышах.
Они помещают грызунов на две терморегулируемых пластины: одна теплая пластина (30 градусов Цельсия) и другая более прохладная пластина, которая изменила температуру (с 20 до 0 градусов Цельсия). Грызуны могли перемещаться между этими двумя пластинами. Исследователи заметили, что мыши всегда сильно предпочли теплую пластину.
Суслики и хомяки, с другой стороны, не показали значительное предпочтение теплой пластины, если холодная пластина не приблизилась к 5 градусам Цельсия.Грачева и Багрянцев соединили это поведение с ионным каналом в нейронах этих грызунов, названных TRPM8. Активация TRPM8 приводит к сенсации ощущения себя холодным.
У сусликов и хомяков, TRPM8 менее чувствителен к холоду, чем TRPM8 у мышей. У мышей было увеличение деятельности, когда температура уменьшилась с 30 до 10 градусов Цельсия, но у сусликов и хомяков, не было никакого изменения даже при температурах ниже 20 градусов Цельсия.
Исследователи проанализировали различия в последовательности аминокислот молекул TRPM8 и перепроектировали белку TRPM8 так, чтобы это стало чувствительным к холоду снова.Это сопротивление ощущению себя холодным возникает, не только когда суслики и хомяки зимуют, но также и в то время как они активны. Например, суслики с 13 подкладками (так называемый для их 13 коричневых и белых полос) могут пережить воздействие температур 2 градусов Цельсия в течение максимум 6-9 месяцев. Суслики, которые связаны с бурундуками, местные в Висконсин.
Другие разновидности, как птицы, могут мигрировать, чтобы изменить их среду, когда погода становится слишком холодной. Меньшие млекопитающие, с другой стороны, не могут путешествовать на большие расстояния.
Вместо того, чтобы изменить их среду, они должны приспособить и изменить тела. «Эта адаптация – прекрасный пример того, как окружающая среда может сформировать свойства сенсорной системы», говорит Грачева.В дальнейшем лаборатория Грачевой и коллеги учатся, как эти животные ведут себя в еще более низких температурах.
Следующий шаг для ее команды изучает грызунов при температурах ниже 10 градусов Цельсия. Они также хотят расширить свое исследование молекулярного основания для холодной чувствительности. «Этот процесс очень сложен, и TRPM8 – всего одна часть механизма», говорит Грачева.