Twee nieuwe studies beschrijven de moleculaire en evolutionaire basis van het Dehnel-fenomeen bij de Euraziatische gewone spitsmuis (Sorex araneus): in de winter krimpen hersenen en andere organen en in het voorjaar groeien ze weer terug. De onderzoekers combineerden een chromosoomschaal-genoomassemblage met seizoensgebonden transcriptoomgegevens van de hersenen om ruimtelijke genstructuur te koppelen aan verschillen in genactiviteit.
Het artikel in Genome Research rapporteert dat de muizen van herfst naar winter verschuivingen laten zien in de regulatie van oxidatieve fosforylering en een toename van vetzuurmetabolisme, vergelijkbaar met patronen bij winterslaapachtige soorten. De onderzoekers vonden daarnaast verhoogde winterexpressie van genen die gluconeogenese mogelijk maken (aanmaak van glucose uit niet-koolhydraatbronnen) en een toename van FOXO-signaleringsactiviteit. Zij concluderen dat gluconeogenese samen met overexpressie van FOXO een centrale rol speelt bij de krimp van hersenen en organen.
Het artikel in Molecular Biology and Evolution onderzoekt hoe chromosomale herschikkingen deze plasticiteit kunnen faciliteren. Het team ontdekte onbekende veranderingen in genexpressie die het Dehnel-fenomeen lijken aan te drijven en rapporteert dat genen onder positieve selectie en met differentiële expressie in de hippocampus oververtegenwoordigd zijn in open chromosoomgebieden die vaker breuken ondergaan. De auteurs stellen dat chromosomale herschikkingen integraal zijn voor adaptieve evolutie en de regulatie van plasticiteit in hersenomvang.
Liliana M. DE1valos, senior-auteur en hoogleraar aan Stony Brook, beschrijft dit als een extreem voorbeeld van genetische plasticiteit, waarin dezelfde genetische informatie tot verschillende structuren kan leiden. Hoofdauteur William R. Thomas benadrukte de onverwachte koppeling tussen chromosomale herschikkingen en de genen die veranderen tijdens krimpen en teruggroeien, en noemde de mogelijke relevantie voor menselijk metabolisme en hersengezondheid.
- John Jay College of Criminal Justice
- Max Planck Institute of Animal Behavior
- Aalborg University
- Universitat Autonoma de Barcelona
Moeilijke woorden
- plasticiteit — vermogen om structuur of functie te veranderengenetische plasticiteit
- chromosomale herschikking — verandering in de volgorde van chromosomenchromosomale herschikkingen
- oxidatieve fosforylering — proces waarbij cellen energie in ATP maken
- gluconeogenese — aanmaak van glucose uit niet-koolhydraten
- genexpressie — hoe actief een gen in een cel is
- hippocampus — deel van de hersenen belangrijk voor geheugen
- positieve selectie — evolutionair proces dat gunstige genen verspreidt
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke gevolgen kan het beschreven krimpen en teruggroeien van hersenen hebben voor ons begrip van menselijk metabolisme en hersengezondheid?
- Op welke manieren kunnen chromosomale herschikkingen adaptieve evolutie en plasticiteit bevorderen volgens de studie?
- Welke factoren zouden belangrijk zijn als onderzoekers deze mechanismen bij mensen zouden willen onderzoeken?
Gerelateerde artikelen
Warmte maakt invasieve bruine anoles agressiever
Onderzoekers vonden dat bruine anoles bij hogere temperaturen agressiever worden dan inheemse groene anoles. Proeven in gecontroleerde kooien lieten zien dat beide soorten meer agressie tonen, maar de toename was groter bij de invasieve bruine anoles.
Tofersen vertraagt progressie bij SOD1‑ALS
Langdurige follow-up toont dat tofersen (Qalsody) de ziekteprogressie bij mensen met SOD1‑ALS kan vertragen en bij sommige patiënten stabilisatie of blijvende verbetering geeft. De studie liep meerdere jaren en rapporteert ook bijwerkingen en lopende onderzoeken.
Zachte winter in Washington en vroeg bloeien
Washington kende een recordwarme december en heeft tot nu toe een zachte winter. Veel tuinen tonen in februari al knoppen. Een bioloog aan de University of Washington bestudeert hoe planten seizoenen en bloeitijd waarnemen, maar er zijn nog geen conclusies.
Pterosauriërs ontwikkelden snel vliegvermogen
Nieuw onderzoek met CT-scans van fossiele hersenholten toont dat pterosauriërs hun vliegvermogen snel ontwikkelden. Wetenschappers vergeleken hun hersenen met die van nauwe verwanten en zien grote optische kwabben en een andere breinvorm.
Werelds kleinste programmeerbare autonome robots
Onderzoekers maakten microscopische, volledig programmeerbare autonome robots die hun omgeving waarnemen en via licht werken. Ze zijn zeer klein, goedkoop en hebben sensoren; de ontwikkeling staat beschreven in Science Robotics en PNAS.