Te malutkie ssaki zmniejszają mózg, by przetrwać zimno. A co, gdybyśmy my też umieli?

Ryjówki i inne małe ssaki potrafią w wyjątkowo mroźne zimy zmniejszyć objętość swojego mózgu – nawet o 30%! Naukowcy właśnie odkryli konkretne geny odpowiedzialne za to niezwykłe zjawisko. Może to zrewolucjonizować badania nad neurodegradacją, także u ludzi.

Czym jest fenomen Dehnela i jak działa u małych ssaków?

Fenomen Dehnela to rzadkie zjawisko biologiczne, polegające na sezonowym zmniejszaniu i następnie powiększaniu objętości mózgu oraz innych narządów u wybranych gatunków małych ssaków. Najlepiej poznanym przykładem są ryjówki aksamitne (Sorex araneus), które zimą potrafią zredukować masę mózgu nawet o 20–30% w stosunku do lata. Proces ten obejmuje również kurczenie się czaszki oraz innych organów, takich jak serce czy wątroba, co zostało udokumentowane w badaniach MRI i morfometrycznych.

Ten mechanizm adaptacyjny umożliwia ssakom znaczącą redukcję zapotrzebowania na energię w okresie, gdy dostępność pokarmu i zasobów jest ograniczona przez trudne warunki zimowe. Redukcja ta jest całkowicie odwracalna — wraz z nadejściem wiosny i poprawą warunków środowiskowych mózg oraz inne narządy wracają do swoich pierwotnych rozmiarów. To dowód wyjątkowej fizjologicznej plastyczności.

Które geny „sterują” wielkością mózgu?

Analizy przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Autonomicznego w Barcelonie pozwoliły „rozgryźć” molekularne mechanizmy stojące za tajemniczym fenomenem Dehnela. Analizy genomów ryjówek i innych ssaków wykazały, że za regulację sezonowej plastyczności odpowiadają geny związane z homeostazą energetyczną, gospodarką wodną oraz metabolizmem wapnia.

Wybrane geny są odpowiedzialne za kontrolowanie procesów metabolicznych w tkankach mózgowych, a także regulację integralności bariery krew-mózg. Zmiany w ekspresji tych genów umożliwiają nie tylko dostosowanie rozmiaru mózgu, ale także minimalizowanie skutków potencjalnych uszkodzeń w warunkach stresu środowiskowego.

Jak zwierzęta odzyskują pełną sprawność?

Wyjątkowość fenomenu Dehnela polega na tym, że sezonowa redukcja objętości mózgu i narządów następuje bez procesu masowej apoptozy (śmierci komórek). Dzięki temu z początkiem wiosny organizm małych ssaków jest w stanie w pełni odbudować strukturę i funkcję mózgu. Udokumentowano, że ryjówki potrafią w ciągu kilku tygodni powrócić do poprzedniego poziomu masy mózgowej, zachowując przy tym pełną sprawność poznawczą i sensoryczną

Czy odkrycia naukowców mogą pomóc w leczeniu ludzkich chorób?

Chociaż fenomen Dehnela dotyczy głównie zwierząt, jego analiza może przynieść istotne korzyści dla medycyny. Mechanizmy umożliwiające odwracalne zmniejszenie objętości mózgu bez trwałych uszkodzeń komórek mogą posłużyć jako inspiracja do opracowania nowych metod leczenia chorób neurodegeneracyjnych. Geny związane z homeostazą energetyczną i funkcjonowaniem bariery krew-mózg mogą wskazywać potencjalne biomarkery oraz cele terapeutyczne dla przyszłych terapii, choć wymaga to dalszych badań.

Które gatunki zmieniają objętość mózgu?

Zjawisko to nie dotyczy wyłącznie ryjówek. Badania wykazały, że podobne zdolności wykazują także krety europejskie oraz przedstawiciele rodziny łasicowatych, np. gronostaje. U kretów zaobserwowano sezonowe zmniejszanie masy mózgu i czaszki o około 10-12%.

W ostatnich latach opisano także zjawisko sezonowej plastyczności mózgu u pręgowców (Rhabdomys pumilio), które zmniejszają objętość mózgu podczas letnich upałów. To sugeruje, że mechanizm ten może być odpowiedzią nie tylko na zimno, ale również na inne czynniki środowiskowe

Wszystkie te zwierzęta charakteryzuje wysoki metabolizm, a adaptacja w postaci sezonowej redukcji narządów zwiększa ich szanse przetrwania w trudnych warunkach klimatycznych. To jedno z najbardziej zdumiewających przystosowań ssaków do niedoboru zasobów.

Źródła: Molecular Biology and Evolution, UAB, Nature

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.