Подтверждая то, о чем давно думали наблюдательные исследования, генетическое исследование показало, что биологические часы медведя гризли тикают регулярно, даже когда животное находится в глубокой спячке. Более того, доказательства их циркадных ритмов отражают наши собственные, за исключением того, что эти медведи (Ursus arctos horribilis) могут впадать в спячку в темноте в течение четырех-семи месяцев и выходить из них с небольшими болезненными последствиями. помимо потери до 30 % массы тела.
Ученые Университета штата Вашингтон (WSU) полагают, что впечатляющая физиология этих «экстремальных посменных работников» может дать подсказку о том, как люди могут лучше справляться с нарушениями циркадных ритмов. Смещение циркадных ритмов, более распространенное среди работающих посменно, связано с болезнями сердца, плохой иммунной функцией, метаболическими заболеваниями, такими как диабет и ожирение, инсультом, раком и ранней смертью.
Исследователи обнаружили, что выработка энергии медведями, находящимися в спячке, колеблется ежедневно, даже если они не ели в течение нескольких месяцев. Во время спячки их энергетические пики были приглушенными, а максимумы наблюдались позже в тот же день, чем когда животное активно, но они все равно были явным признаком того, что циркадные ритмы сохраняются, а не приостанавливаются.
«Это подчеркивает важность самих циркадных ритмов – они дают организмам гибкость, позволяющую продолжать функционировать в таком экстремальном состоянии, как спящий медведь», – сказал старший автор Хейко Янсен, профессор кафедры интегративной физиологии и нейробиологии WSU.
<р>Команда считает, что знание того, как медведи могут набирать огромный вес, а затем месяцами обходиться без еды и мало двигаться без вредных последствий для здоровья, может открыть двери для лечения людей. Медведи могут потерять до 100 фунтов (45 кг), но у них наблюдается небольшая потеря мышечной массы, не происходит разрушения костей и не возникают метаболические заболевания.
В ходе исследования ученые рассмотрели проявление внутренних биологических часов животного на клеточном уровне. Образцы клеток шести медведей были взяты как в активный период, так и в период спячки, и культивированы. Они сравнили клетки, взятые у животных, находящихся в спячке, у которых типичная нижняя температура тела составляет около 34 °C (93,2 °F), с клетками, взятыми в активный сезон, с температурой тела около 37 °C (98,6 °F). .
То, что они обнаружили, подтвердило циркадную активность: тысячи генов ритмично экспрессируются в спящих клетках животных. Это показало, что аденозинтрифосфат (АТФ), или клеточная энергия организма, вырабатывается в 24-часовом цикле, хотя и с более низкими пиками и спадами.
Как упоминалось ранее, пик выработки энергии также наблюдался позже. в день, чем когда животное активно, что позволяет предположить, что медведи меняют свой циркадный ритм во время спячки, чтобы снизить затраты на поддержание работы своей «батарейки». Благодаря этому они могут продолжать сжигать достаточно топлива, чтобы питать свой организм без еды в течение нескольких месяцев – и без каких-либо вредных проблем со здоровьем.
«Это похоже на настройку термостата», — сказал Янсен. «Если вы хотите сэкономить немного энергии, вы выключаете термостат, и именно это, по сути, и делают медведи».
Наблюдая за спящими животными в Медвежьем центре WSU, исследователи также отметили, что животные были более активны в определенные периоды дня, хотя условия освещенности оставались постоянными. Увеличение движений соответствовало пику выработки АТФ в клетках спящих животных.
«Они используют способность подавлять циркадный ритм, но не останавливают ход часов», — добавил он. «Это действительно новый способ тонкой настройки метаболического процесса и расхода энергии у животных».
Исследователи полагают, что использование этой способности может помочь людям справиться с графиком, который требует от них работы во время «биологического» периода. ночь и сон в течение дня.
По оценкам, 14 % рабочей силы приходится работать в ночное время, и растет обеспокоенность по поводу того, насколько вредно соблюдение этого времени для здоровья человека, особенно в отношении хронических заболеваний, несчастных случаев, бедности. качество жизни и расходы на здравоохранение.
Если бы ученые смогли придумать, как сделать наши внутренние часы умнее, чем у среднего медведя, потенциал противодействия пагубному воздействию на здоровье мог бы быть огромным.
В другом недавнем десятилетнем исследовании ученые обнаружили, что медведи также вырабатывают уникальный белок, препятствующий свертыванию крови во время спячки, чтобы защитить их от риска длительной неподвижности.
Исследование было опубликовано в журнале Journal of Comparative Physiology B.
