两项由 Stony Brook University 与国际团队完成的研究，刊登在 Genome Research 与 Molecular Biology and Evolution，揭示了欧亚普通鼩（Sorex araneus）在冬季通过收缩大脑和其他器官来降低能量消耗的分子和基因组基础。研究团队使用染色体级别的基因组组装，并把它与季节性大脑转录组数据相结合，旨在把基因组结构变化与基因表达的季节性调控联系起来。
在一篇论文中，研究者报告从秋季进入冬季时，氧化磷酸化通路出现调控性变化，脂肪酸代谢增加，并且促糖异生相关基因表达上升。与此同时，FOXO 信号通路活性增强，团队认为促糖异生与 FOXO 的过度表达共同构成了使大脑和器官收缩的核心机制。
另一篇论文强调染色体排列可能支持这种生理可塑性。研究发现海马体中出现正向选择和差异表达的基因，它们过度富集于更开放且更易断裂的染色体区域。作者提出，染色体重排既参与适应性进化，也有助于调控大脑体积的可塑性。
资深作者 Liliana M. DE1valos 指出，这种由同一遗传信息产生不同结构的例子是遗传可塑性的极端表现。第一作者 William R. Thomas 也提到，染色体重排与在收缩與再生周期中发生变化的基因之间有意外联系，且人类存在相同基因，研究鼩鼠的能量管理和大脑再生可能有助于理解人类的新陈代谢与大脑健康。
参与合作的机构包括 John Jay College of Criminal Justice、Max Planck Institute of Animal Behavior、Aalborg University 和 Universitat Autonoma de Barcelona。
难词
- 氧化磷酸化通路 — 细胞产生能量的化学通路
- 促糖异生 — 把非糖物质变成葡萄糖促糖异生相关
- 转录组 — 细胞中所有转录RNA的集合转录组数据
- 信号通路 — 细胞内传递信息的分子链条FOXO 信号通路
- 过度表达 — 基因产生比正常更多产物
- 染色体重排 — 染色体片段位置发生改变
- 可塑性 — 生物改变结构或功能的能力生理可塑性, 遗传可塑性
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讨论问题
- 作者提到研究鼩鼠的能量管理可能有助于理解人类的新陈代谢与大脑健康。你认为用动物研究来理解人类健康有哪些好处和局限？请给出理由。
- 染色体重排被认为有助于适应性进化和大脑体积的可塑性。你认为这种遗传变化在环境快速变化时可能带来哪些积极或消极影响？请说明理由。
- 文章描述动物在冬季收缩器官以节省能量。结合文章内容和你自己的想法，讨论这种生理策略对动物生存有哪些直接好处，以及可能的长期代价。
