Ville dyr må tilpasse fysiologien til rett tid i forhold til deres skiftende miljø, og dette er enda viktigere i ekstreme miljøer som i Arktis.
Timing handler om å forutse og svare på endringer i naturen. For å sørge for dette har altså dyr en innebygd «hjerne-kalender» som følger årstidene.
– Dyr trenger en slik hjerne-kalender for å sikre at de for eksempel vet når vinteren kommer, forklarer Shona Wood, forsker ved Institutt for arktisk og marin biologi ved UiT Norges arktiske universitet.
Hvordan denne innebygde kalenderen er synkronisert med miljøet har til nå vært et mysterium.
Fett og vinterpels
Shona Wood og hennes kolleger fra UiT har sammen med forskere fra Universitetet i Manchester og Edinburgh jobbet for å løse dette mysteriet.
I en ny artikkel i tidsskriftet Nature Communications, viser forskerne at dyr bruker spesielle komponenter i en slags daglig klokke i hjernen for å synkronisere denne innebygde hjerne-kalenderen.
Wood sier at på den måten kan de forberede kroppen på å overleve, ved å bli fetere og ha tykkere pels.
– De trenger også å vite når den beste tiden å oppdra babyene deres er, slik at de kan være klare til å føde til rett tid, sier forskeren.
Shona Wood, forsker ved Institutt for arktisk og marin biologi på UiT.(Foto: Christian Halvorsen)
Lar ser ikke lure
Wood og hennes kolleger har forsket på hjernen til skotske svartfjes-sauer for å finne løsningen på denne gåten.
Forskerne hadde sauene i en lysstyrt låve, slik at de kunne kontrollere mengden lys og mørke de fikk. Hjerneprøver ble tatt fra disse dyrene til forskjellige tider på dagen og sesongen.
Så brukte forskerne avanserte metoder som RNA-sekvensering, elektronmikroskopi og epigenetikk for å plukke ut de molekylære mekanismene til klokken og kalenderen.
Epigenetikk handler om hvordan samspill mellom arv og miljø former alt levende, et samspill som påvirker hvilke gener som skal være aktive.
– Vi fant ut at hjerne-kalenderen bruker mengden lys og mørke i døgnet, for å vite hvilken tid på året det er. Men dyrene må også bruke sin daglige klokke for å gi kalenderen et signal om at det er på tide å gjøre endringer i kroppen.
Men hvis du prøver å få et dyr til å tro at det er sommer, ved å gi det mye lys midt på vinteren, så kan du ikke lure hjerne-kalenderen. Den vil da ignorere det daglige klokkesignalet.
– Vi klarte å finne den delen av den daglige klokken i hjernen som informerer hjerne-kalenderen om å gjøre de nødvendige endringene i kroppen. Vi fant også ut hvordan kalenderen kan ignorere den daglige klokken hvis den får et signal på helt feil tid av året, sier Wood.
Annonse
Dyr i Arktis har helt spesielle årstider å forholde seg til, med konstant lys og konstant mørke.(Foto: Jakop Kaptein)
Annerledes i Arktis
Imidlertid kan disse klokke-komponentene bare fungere hvis de spesifikke genene deres er tilgjengelige.
For dette må sesongstyrte epigenetiske endringer finne sted, for å endre tilgjengeligheten til disse spesielle genene. Disse kan da utløse en slags dominoeffekt av fysiologiske endringer, slik at dyrene kan forberede seg på skiftende årstider.
De nye forskningsresultatene til Wood og hennes forskerkolleger utgjør en blåkopi for hvordan dyr forbereder seg på årstidene.
– Vi tror at arktiske dyr ikke har en veldig god daglig klokke, fordi de har lange perioder med konstant lys og konstant mørke, sier Shona Wood.
Så forskerne vet foreløpig ikke hvordan dette systemet kan fungere i arktiske arter.
– Dette er noe som forskes mer på av mine kolleger her ved UiT, og vi er spente på resultatene, sier forskeren.
Cirkadiske rytmer er periodiske prosesser i cellene hos planter og dyr med en periode på omkring ett døgn, altså tilpasset jordrotasjonen. Rytmene ligger til grunn for døgnrytmer, som er svært viktige for planter og dyr. Cirkadisk er satt sammen av de latinske ordene circa (omtrent) og dias (dag).
