Клітини мозку птахів зебрових діамантників ще під час розвитку почали пристосовуватись до спеки у відповідь на крик-попередження батьків про високу температуру довкілля. Це відбулось через зміни активності генів у клітинах судин мозку ембріонів. Науковці припускають, що виявлений механізм є підготовкою судин до теплового стресу і може бути спільним для теплокровних організмів, які мають пристосування до високих температур. Дослідження опублікували в статті Journal of Experimental Biology.
Як виявили новий механізм пристосування до спеки в ембріонів птахів?
Раніше науковці знали, що птахи зеброві діамантники (Taeniopygia guttata), висиджуючи яйця за екстремальних температур, передають звукові сигнали про спеку ембріонам і ті в дорослому віці стають стійкішими до теплового стресу. Однак механізм, як звукова передача від батьків до пташенят під час розвитку перетворюється на пристосування до спеки в дорослих птахів, залишався недослідженим. Науковці вирішили дослідити зміни активності генів в гіпоталамусі — ділянці мозку, що відповідає за терморегуляцію. Також їх зацікавили клітини судин, які одночасно беруть участь в захисті мозку від перегрівання та є найбільш чутливими до теплового стресу.
Для цього науковці з 10-го по 13-й день розвитку ембріонів вмикали їм записи звуків батьків протягом дев’яти годин. В контрольної групи ембріонів це були звуки, що сприяють розвитку слухової системи, в поєднанні зі звуками, які видають батьки в гнізді, не пов’язані з температурою. Експериментальну групу ембріонів піддавали впливу швидких, високочастотних звуків, які видають дорослі птахи під час теплового стресу. На 14-й день в ембріонів відбирали зразки тканини гіпоталамуса й проводили їхній генетичний аналіз.
Дослідники виявили зниження активності 48 генів та підвищення активності одного гена в експериментальній групі ембріонів, тоді як в контрольній групі — все було навпаки. Змін зазнали гени, що кодують білки, залучені в скороченні гладких м’язів судин та організації цитоскелета клітин. Всупереч прогнозам дослідників, зміни активності генів не відбулись у більшості клітин гіпоталамуса, а лише в клітинах судин, що регулюють мозковий кровотік і судинний бар’єр мозку. Це може бути вигідною стратегією захисту від спеки — не витрачати енергію на задіяння всіх систем, а лише найбільш чутливих до високих температур. Крім того, зміни активності генів відрізнялись в ембріонів жіночої та чоловічої статі. Досі про статеву відмінність в активності генів гіпоталамуса співочих птахів не було відомо. Всі ці зміни відбулись лише у відповідь на звук, а не під впливом високих температур, що вказує на ефективність сигналів батьків під час розвитку для підготовки нащадків до несприятливих умов. Однак, чи збережуться вони після появи птахів на світ, дослідникам ще доведеться з’ясувати.
Як різні тварини захищаються від перегрівання
🐧 Пінгвіни-шкіпери захистили своїх пташенят від смерті в спеку, почавши період розмноження раніше, коли температури не такі високі.
🐦 Птахи очеретянки під час міграції вдень піднялися на висоту до шести кілометрів — імовірно, так вони захищаються від перегрівання.
🫂 Мадагаскарські лемури сіфаки Верро для захисту від перегрівання вдень обіймаються з деревами, температура стовбура яких нижча за температуру повітря.
🦒 А плями жирафів виявилися не лише камуфляжем, але й захистом від перегріву та переохолодження, особливо в молодих особин.