科学家已经发现,一个生物开关如何帮助动物进行季节性的变化,这些变化对生存至关重要,例如生长温暖的冬季外套和调整体温。研究发现,大脑如何响应短日和长日,使动物适应不断变化的条件,并控制诸如繁殖周期等重要行为。研究人员表示,这项在羊身上的研究可能有助于解释许多物种的季节性适应的时机,如鸟类、爬行动物和哺乳动物。身体的内部时钟编排了激素水平的变化,并影响睡眠和饥饿等特征。
这些变化在一天的过程中发生,被称为昼夜节律,并受遗传影响。类似的节律也在季节性出现,但直到现在还不清楚基因在这些生物变化中的作用,这些变化在冬季和夏季之间波动。研究人员由爱丁堡大学和曼彻斯特大学领导,研究了附着在大脑上的垂体腺,在经历短日或长日的羊中。脑组织被分析以观察基因活动,使科学家能够观察到生物过程如何响应不同的日长。他们发现,根据日长是长还是短,垂体腺内激活了两种可能的生物机制之一。
在夏季,当夜晚长时,大脑产生激素,导致一系列基因活动,导致与夏季相关的生物特征。当冬天的夜晚短时,开关被翻转——夜间激素被释放得更长,触发与冬季相关的生物过程。研究发现,在羊脑中,这两种过程都涉及一个称为BMAL2的昼夜基因,该基因在许多动物中都存在,但其季节性时钟中的作用以前是未知的。这项研究发表在《自然通讯》上,由生物技术和生物科学研究委员会资助。