Zwei begutachtete Studien, an denen Forschende der Stony Brook University und internationale Partner beteiligt waren, beschreiben die molekularen und genomischen Grundlagen des Dehnel-Phänomens bei der Eurasischen Spitzmaus (Sorex araneus). Die Arbeiten, veröffentlicht in Genome Research und Molecular Biology and Evolution, zeigen, dass Gehirn und andere Organe im Winter schrumpfen, wodurch der Energiebedarf sinkt, und im Frühling wiederhergestellt werden.
Methodisch kombinierten die Teams eine Chromosomenebene-Genomassemblierung mit saisonalen Transkriptomen des Gehirns, um Änderungen in der Genaktivität an Genomstruktur zu koppeln. Die Genome-Research-Studie dokumentiert regulatorische Verschiebungen in der oxidativen Phosphorylierung, eine verstärkte Fettsäureverwertung und eine höhere Expression von Glukoneogenese-Genen. Eine Zunahme der FOXO-Signalgebung wurde als zentraler Mechanismus für die Schrumpfung von Gehirn und Organen interpretiert.
Die Arbeit in Molecular Biology and Evolution identifiziert unerwartete Änderungen in der Genexpression und stellt fest, dass Gene mit positiver Selektion und differentieller Expression im Hippocampus in offenen Chromosomenregionen, die eher Brüche zeigen, überrepräsentiert sind. Die Autorinnen und Autoren schlagen vor, dass chromosomale Umlagerungen integraler Bestandteil adaptiver Evolution und der Regulation der Gehirngrößenplastizität sind. Liliana M. DE1valos beschrieb dies als Beispiel genetischer Plastizität, und William R. Thomas hob hervor, dass viele der beteiligten Gene auch beim Menschen existieren und die Ergebnisse helfen könnten, Stoffwechsel und Gehirngesundheit besser zu verstehen. Weitere beteiligte Einrichtungen sind das John Jay College of Criminal Justice, das Max Planck Institute of Animal Behavior, die Aalborg University und die Universitat Autonoma de Barcelona. Quelle: Stony Brook University.
Schwierige Wörter
- transkriptom — Gesamtheit der in einer Zelle transkribierten RNATranskriptomen
- genomstruktur — Aufbau und Organisation des gesamten Erbguts
- oxidative phosphorylierung — Zellprozess zur Energiegewinnung in Mitochondrien
- glukoneogenese — Herstellung von Glukose aus Nicht-KohlenhydratenGlukoneogenese-Genen
- foxo-signalgebung — Zelluläre Signalkette, die Stoffwechsel und Stress reguliert
- positive selektion — Auswahl von vorteilhaften genetischen Varianten
- genexpression — Prozess, bei dem ein Gen abgelesen und genutzt wird
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Diskussionsfragen
- Wie könnten die Ergebnisse über saisonales Schrumpfen und Wiederherstellen des Gehirns für die Forschung zur menschlichen Gehirngesundheit relevant sein?
- Welche Vor- oder Nachteile könnte eine verstärkte FOXO-Signalgebung für Tiere in winterlichen Bedingungen haben?
- Welche möglichen Folgen haben chromosomale Umlagerungen für die Anpassung einer Art an ihre Umwelt?
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