A rénszarvasnak nem számít, hogy éjszaka van vagy nappal

Egy norvég kutatócsoport munkájából kiderült, hogy a rénszarvasok biológiai órája másképp működik, mint a többi emlősé. Az állatok többségénél a napfény segít beállítani ezt a belső ritmust, ám a sarkvidékeken, ahol hónapokig állandó világosság vagy teljes sötétség van, ez a módszer nem működhet.

Az emlősök, így az ember biológiai órájának beállításáért is az agy tobozmirigy nevű része felel. A tobozmirigy kapcsolatban áll a szemmel, és a napi fénymennyiség függvényében szabályozza a benne termelődő melatonin nevű hormon előállítását. A melatonin a napi ritmus kialakításában vesz részt, és kizárólag sötétben vagy halvány megvilágítás mellett választódik ki: utóbbi tulajdonsága miatt alváshormonnak is nevezik. A melatonintermelés időtartama az éjszakák hosszával együtt változik, így télen több hormon termelődik, mint tavasszal és nyáron, amikor az éjszakák a nyári napfordulóig egyre rövidülnek.

A legtöbb emlősben egy belső óra is működik, amely a melatonin napi változását befolyásolja még akkor is, amikor a napfényen alapuló szabályzás valamilyen okból zavart szenved. A kutatók most megállapították, hogy a rénszarvasokból ez az óra hiányzik, és esetükben egyáltalán nem figyelhető meg semmilyen természetes belső ritmus a melatonintermelésben. A hormonszint ehelyett csak a megvilágítottságtól függ. Ha lemegy a nap, akkor a melatoninszint azonnal megugrik, majd napfelkeltekor rögtön leáll a termelődése.

Karl-Arne Stokkan norvég biológus (Tromso-i Egyetem, a világ legészakibb egyeteme) és munkatársai félig háziasított rénszarvasoknál vizsgálták meg, hogy náluk miként működik a napi ritmus. Tromso-ban ugyanis nyáron 2 hónapig állandóan süt a nap, míg télen 2 hónapig sötét van, és a napszakok egyedül a napéjegyenlőségek idején változnak a Föld többi pontján megszokott rendben.

Hogyan jut el a fény a tobozmirigyhez?

A napfény érzékelése emlősöknél a szemen keresztül történik, de hüllők esetében például ismert a fejtetői szem, amely egy fényérzékelő szervből és a tobozmirigyből áll. Az emlősöknél a tobozmirigy beljebb süllyedt az agyba, és elvesztette eredeti fényérzékelő funkcióját, ugyanakkor továbbra is kapcsolatban áll a szemmel.

A kutatók kötőszöveti sejteket vettek az állatokból, és egy több génből álló DNS-szekvenciát illesztettek be a sejtek örökítőanyagába, amely aktiválja a belső óra génjeit. A beültetett szakasz egy olyan gént is tartalmazott, amely minden esetben fényjelet adott le, amikor az óra-gének bekapcsoltak. Más állatok esetében ezt követően nagyjából 24 óránként egyszer, az óra-gének működésével párhuzamosan villannak fel ezek a közvetítő-gének. A rénszarvasoknál e helyett folyamatosan, szabálytalan időközönként, gyenge erőséggel jeleztek, ami arra utal, hogy ezeknek az állatoknak valahogy sikerült kikapcsolniuk az óra-géneket.

Egy olyan különleges környezetben, mint ahol a rénszarvasok élnek, a túlságosan pontosan szabályozott, 24 órás ritmus hátrányos is lenne, például ha akkor állítaná az állatot "alvó üzemmódba", amikor éppen a legalkalmasabb az időpont a táplálkozásra. A különböző napi, évszakos, éves ritmusok szabályzásának pontos mechanizmusa egyelőre még nem ismert, de valószínűleg az is a belső órával és a tobozmiriggyel áll kapcsolatban, s felvetődik a kérdés, hogy ezek után vajon honnan tudják a rénszarvasok, hogy mikor alkalmas az időpont például a szaporodásra és az utódnevelésre.

A kutatók korábban azt hitték, hogy a biológiai óra szabályzása minden emlősben egységesen működik, ám a mostani eredmények tudatában elképzelhetőnek tartják, hogy a többi sarkvidéki állatban is eltérően zajlik a ritmusok szabályzása. Ennek kiderítésére Stokkan havasi hófajdok és más rénszarvasok tanulmányozásába kezdett: az első eredmények alapján úgy tűnik, hogy az óra-gének kikapcsolása a sarki állatfajoknál általános jelenség is lehet.

Ugyanez sajnos nem mondható el a sarkvidékeken élő emberekről, akik gyakran küzdenek depresszióval a téli sötét hónapokban, és alvásproblémáik vannak a nyári világosság idején. Stokkan szerint az ember még túlságosan "trópusi fajnak" számít, és évezredekre lenne szükség ahhoz, hogy a sarkividéki embereknél is kikapcsolódjanak az óra-gének.

Forrás: Current Biology