Kürzere Tage drehen genetischen Schalter Hamster Paarung zu stoppen

(ISNS)--einleben wie Winter Schüttelfrost, wir drehen unsere Uhren zurück und unsere Heizungen auf. Andere Tiere haben eigene Wege der Anpassung – wachsen einige Wintermäntel, und einige überwintern.

Sibirische Hamster nicht überwintern oder Farbe zu ändern; Stattdessen verwenden sie Winter als eine Art der saisonalen Geburtenkontrolle. Nicht Paarung sinkt die Temperatur sorgt dafür, dass Hamster Babys unter widrigen Wetterbedingungen nicht geboren werden.

Forscher haben jetzt ein Teil der genetischen Schalter gefunden, die diese Hamster am Puls der Zeit hält. Ein chemische Marker im Gehirn der Tiere schaltet ein Gen, das steuert, Zucht, wie Tage im Winter kürzer werden.

Monate später, die genetische Snooze-Taste löst, drehen reproduktiven Fähigkeiten zurück in die Zeit für den Frühling auf. Der Schalter in Frage ist buchstäblich ein Fragment eines Moleküls, die auf ein Gen sitzt. Wissenschaftler eine "epigenetische Steuerung" nennen – herausstellt das Gen ein- und Ausschalten als Reaktion auf äußere Reize, wie kurze Wintertage.

Tyler Stevenson von der Universität von Aberdeen in Schottland, und Brian Prendergast an der University of Chicago hat diese Ergebnisse letzten Monat in den Proceedings der National Academy of Sciences.

Pflanzen und Tiere verwenden epigenetische Steuerelemente um zu ändern, wie Gene auf die Außenwelt reagieren. Eines dieser Steuerelemente ist vielleicht bekanntesten Markenzeichen von den wechselnden Jahreszeiten-Frühling Blüte. Beim Menschen synchronisieren ähnliche Steuerung tausender Gene, unsere täglichen Gewohnheiten, drehen Gene ein-und zu bestimmten Zeiten des Tages.

"Tiere verwenden epigenetische Mechanismen, um biologischen Tagesrhythmus zu regulieren, aber dies ist das erste Beispiel für eine saisonale Antwort bei Tieren, die durch eine reversible epigenetischer Mechanismus gesteuert wird", sagte Stevenson, Verhaltensstörungen Neurowissenschaftler und Erstautor der Studie.

Forscher studieren Sibirische Hamster wissen längst, dass diese Nagetiere im Winter züchten nicht. Aber die molekulare Schalter, die Reproduktion aus-und als Reaktion auf saisonale Tageslängen einschalten waren nicht so offensichtlich.

Die Hamster Gehirne lesen Jahreszeiten in der Sprache der Melatoninspiegel. Kurze, winterliche Tage erhöhen Melatonin-Produktion; langen helle Tagen verringern seine Produktion, signalisiert den Beginn des Frühlings – und Brutzeit.

In ihrer Studie fand Stevenson und Prendergast, dass kurze Tage Winter-wie die Gehirn Expression eines Gens erhöht, die die Größe der die Hamster Hoden steuert. Epigenetische Aktivierung dieses Gens, genannt dio3, verursacht eine Abnahme der Hamster Gonade Größe in den Wintermonaten. Nach etwa fünf Monaten reduziert die epigenetische Schalter dio3 Ausdruck. Mit dio3 reduziert gewann die Hamster ihre reproduktiven Fähigkeiten rechtzeitig für wärmeres Wetter.

"Der Rückgang der dio3 Ausdruck, den wir beobachten ist eines der frühesten Schritte bei der Umstellung reproduktive Funktion von seinem ruhenden Winter Zustand auf eine aktive"Sommer-Modus"identifiziert", sagte Stevenson.

"Die Ergebnisse sind ein Versuch, eine sehr langjährige Frage im Bereich der biologischen Rhythmen,", sagte Eric Mintz, ein Forscher an der Kent State University in Ohio, die circadiane und Verhaltensstörungen Rhythmen bei Nagetieren studiert.

"Einige saisonal Zuchttiere wie diese Hamster shut down ihre Reproduktionssysteme Winter nähert, vermutlich um Energieverschwendung zu vermeiden. Nach einer gewissen Zeit, ihre Systeme zu erholen und wieder aktiv werden", erklärte Mintz. "Dieses Papier befasst sich ein Teil des Mechanismus, der bewirkt, diese Erholung dass."

"Mit dieser Arbeit suchten wir an ein bestimmtes Gen – aber es ist wahrscheinlich, dass dieser Mechanismus in einem viel größeren Maßstab funktioniert", sagte Stevenson.

Saisonale Zucht, wie die meisten Verhaltensweisen ist ein komplexer Prozess, der durch Hunderte von Genen gesteuert. Der Ausdruck dio3 ist nur ein Teil des Puzzles in Hamster, aber der ein-/ epigenetische Schalter, den Stevenson und Prendergast identifiziert haben viele andere Hamster-Gene kontrollieren konnte. Und ähnliche Mechanismen vielleicht sogar beim Spielen in anderen Tieren.

Von Frühling-Zucht Singvögel und hibernating Bären auf Zeichen der Frühlingsgefühle in den Menschen ändern die Jahreszeiten uns alle. Ob die zugrunde liegenden genetischen Veränderungen in ähnlicher Weise gesteuert werden, werden nur die Zeit – und mehr Forschung – sagen.

Anmerkung der Redaktion: dieser Artikel wurde aktualisiert, um die Zugehörigkeit von Tyler Stevenson zu korrigieren.

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Jyoti Madhusoodanan ist ein Wissenschaftsjournalist, mit Sitz in San Jose, Kalifornien