Prawda

Środa, 28 lutego 2024 - 00:35

« Poprzedni Następny »


Niezwykła fizjologia hibernujących niedźwiedzi


Jerry A. Coyne 2022-10-22


Jak zapewne wszyscy wiedzą, niedźwiedzie bardzo tyją jesienią, bo czeka je pięciomiesięczna hibernacja i muszą zaopatrzyć się w żywność, by podtrzymać metabolizm w okresie zimowym. Poniższy artykuł w „Washington Post” opisuje niezwykłe zjawisko hibernacji, potencjalne problemy, jakie stwarza, oraz nowe odkrycia biochemiczne, które pomagają niedźwiedziom wyeliminować te problemy, a także mogą pomóc ludziom z problemem atrofii mięśni, kiedy są unieruchomieni. Kliknij na link pod zrzutem z ekranu, aby przeczytać:


Cytaty z artykułu są wcięte:

Jednak dla wielu naukowców prawdziwa fascynacja Tygodnia Grubego Niedźwiedzia wiąże się z tym, co dzieje się dalej, kiedy misie w kształcie piłki plażowej, z około 40 procent tkanki tłuszczowej, kryją się w swoich norach i zaczynają zimowy sen. Podczas hibernacji pozostają zdrowe w warunkach, które osłabiłyby i spowodowały choroby ludzi. Niedźwiedzie wyłaniają się kilka miesięcy później, chude, silne i ledwo dotknięte przez miesiące głodu i bezczynności.


Do niedawna naukowcy nie potrafili wyjaśnić, jak to się dzieje. Jednak kilka fascynujących nowych badań molekularnych sugeruje, że hibernacja zmienia metabolizm i aktywność genów w wyjątkowy i radykalny sposób, który może mieć znaczenie dla ludzi. Grube niedźwiedzie mogą pogłębić naszą wiedzę na temat cukrzycy, zaniku mięśni, braku aktywności i pomysłowości ewolucji.


Pozornie hibernujące niedźwiedzie wydają się bierne i bezwładne. Przez co najmniej pięć miesięcy nie jedzą, nie piją, nie oddają moczu, nie wypróżniają się ani nie ruszają się, z wyjątkiem sporadycznego odwracania się lub dreszczy. Ich metabolizm spada o około 75 procent. Serca biją i płuca napełniają się powietrzem tylko kilka razy na minutę. Nerki się wyłączają. Niedźwiedzie stają się bardzo odporne na insulinę.


Gdybyśmy to byli my, stracilibyśmy znaczną część naszej masy mięśniowej z powodu braku aktywności i prawdopodobnie zachorowalibyśmy na cukrzycę, choroby serca, niewydolność nerek, osłabienie i inne dolegliwości.


Ale niedźwiedzie zachowują swoje mięśnie i po hibernacji szybko przywracają normalną, zdrową wrażliwość na insulinę i normalne funkcjonowanie narządów.

Insulina działa, aby umożliwić komórkom wchłanianie glukozy z krwi w celu wykorzystania jej jako energii lub przekształcenia części glukozy w tłuszcz. Pomaga również rozkładać tłuszcze i białka. Normalnie początek insulinooporności, jak sugeruje artykuł, prowadziłby do cukrzycy i związanych z nią problemów, ale niedźwiedzie są w jakiś sposób w stanie to tolerować – podobnie jak atrofia mięśni towarzysząca bezruchowi przez pięć miesięcy. (Zanik mięśni jest problemem dla osób sparaliżowanych lub przykutych do łóżka przez długi czas.)


Jak niedźwiedzie to robią? O to właśnie chodzi w artykule, który daje linki do trzech artykułów naukowych (jeden podany poniżej) wyjaśniających, w jaki sposób niedźwiedzie przeżywają hibernację.


Informacje na temat zużycia tłuszczu pochodzą z próbek krwi pobranych od hibernujących i niehibernujących niedźwiedzi na Washington State University (WSU), niedźwiedzi przeszkolonych, by pozwalały na pobieranie krwi bez znieczulenia. (Zgaduję, że niedźwiedzie WSU również przechodzą w stan hibernacji.)


Okazuje się, że podczas hibernacji u niedźwiedzi zachodzi zróżnicowana aktywacja genów, która chroni je przed szkodliwymi skutkami hibernacji. Oto dwa cytowane artykuły:

Porównując próbki, [badacze] doszli do wniosku, że hibernacja jest biologicznie niesamowita. W badaniu z 2019 roku naukowcy z WSU i inni odkryli ponad 10 000 genów u niedźwiedzi, które działają inaczej podczas hibernacji niż jesienią lub wiosną. Wiele z nich wiąże się z aktywnością insuliny i wydatkowaniem energii, a większość występuje w tłuszczu zwierząt, który podczas hibernacji staje się całkiem odporny na insulinę i zaraz po wiosennym obudzeniu silnie wrażliwy na insulinę.


Zagłębiając się bardziej w ten proces w ramach nowego badania, opublikowanego we wrześniu w iScience, badacze kąpali komórki tłuszczowe pobrane od hibernujących i aktywnych niedźwiedzi w surowicy krwi pobranej w czasie przeciwstawnym i obserwowali jak tłuszcz zmieniał sezon. Tłuszcz z hibernujących niedźwiedzi stał się wrażliwy na insulinę i genetycznie podobny do tłuszczu z okresu aktywności i na odwrót.

Innymi słowy, coś w surowicy krwi niehibernujących niedźwiedzi przywróciło wrażliwość na insulinę hibernujących niedźwiedzi i na odwrót. To pokazuje, że podczas hibernacji zmienia się coś w surowicy, a nie w tłuszczu. Autor artykułu kontynuuje:

Być może najbardziej przekonujące jest to, że zidentyfikowali i porównali setki białek we krwi zwierząt i znaleźli osiem, które różniły się znacznie pod względem obfitości w zależności od pory roku. Te osiem białek wydaje się napędzać większość zmian genetycznych i metabolicznych w tłuszczu.

Oczywiście korelacja nie przesądza o przyczynowości i wątpię, czy 10 000 genów jest zaangażowanych w faktyczne wywoływanie hibernacji lub łagodzenie jej skutków. (W końcu ludzie mają tylko około 25 000 genów kodujących białka – więcej, jeśli dodasz jako „geny” fragmenty DNA, które coś robią, ale nie produkują białek – a niedźwiedzie nie mogą się tak bardzo różnić od nas). Mogą wystąpić zmiany w tak wielu genach, ale wiele z nich może być po prostu efektami ubocznymi doboru naturalnego, który zmienia ekspresję znacznie mniejszej liczby genów.


Jest jednak jasne, że geny zaangażowane w używanie insuliny i wrażliwość działają inaczej u niedźwiedzi hibernujących niż niehibernujących. Jakie są sygnały, które włączają i wyłączają te geny? Wątpię, czy wiemy, a artykuł tego nie mówi, ale przypuszczam, że ma to związek z czynnikami środowiskowymi wskazującymi na zbliżające się nadejście wiosny lub jesieni: sygnały oparte na długości dnia lub temperaturze.


Ale co z mięśniami niedźwiedzi ? Dlaczego nie ulegają atrofii? Znowu jest to spowodowane (tak jak musi być) zróżnicowaną aktywacją genów. I znowu odpowiedzialne produkty genowe wydają się krążyć w surowicy krwi.


Poniższy artykuł z PLoS ONE (kliknij na link pod zrzutem ekranu, aby przeczytać; pdf tutaj), dotyczy zarówno surowicy krwi, jak i genów zaangażowanych w utrzymanie mięśni.


Japońscy naukowcy kąpali wyhodowane ludzkie komórki mięśni szkieletowych w surowicy z hibernujących lub niehibernujących niedźwiedzi czarnych. Odkryli znacznie mniejszą degradację białka, gdy użyto surowicy hibernujących niedźwiedzi. Wydaje się, że jest to oparte na indukowanym przez geny spadku poziomu dwóch białek i zwiększeniu poziomu jeszcze innego białka, które działają wspólnie w celu zachowania poziomów białek w hodowanych komórkach. (Wytworzone w zmniejszonej ilości białko niszczy mięśnie, podczas gdy inne promują i podtrzymują wzrost mięśni.) Ogólnie rzecz biorąc, zmiany w działaniu genów wydają się utrzymywać mięśnie hibernujących niedźwiedzi w nienaruszonym stanie.


Oczywiście, są to hodowane komórki ludzkie, a nie niedźwiedzie, a eksperyment przeprowadzono in vitro, a nie in vivo, ale daje to bardzo obiecującą wskazówkę tego, jak niedźwiedzie utrzymują silne mięśnie podczas hibernacji.


W artykule „Washington Post” autor przedstawia również potencjalne zastosowania tych informacji dla zdrowia ludzkiego.

Tłuszcz 

Potencjalnie te same osiem białek, które pojawiają się również w ludzkiej krwi, mogą w pewnym momencie zostać wykorzystane farmaceutycznie w celu poprawy wrażliwości na insulinę lub leczenia cukrzycy i innych zaburzeń metabolicznych u ludzi, powiedział Kelley. Ale ta możliwość to daleka  przyszłość i wymaga znacznie więcej badań z niedźwiedziami i nami (choć może lepiej nie tuż obok siebie).

Mięśnie

Ostatecznym celem tych badań, jak powiedział [autor] Miyazaki, jest wyizolowanie i udoskonalenie wszystkich substancji i procesów w krwi hibernujących niedźwiedzi i innych miejscach w ich ciałach, które chronią je przed zanikiem mięśni, z nadzieją, że te same elementy mogą leczyć atrofię spowodowaną leżeniem w łóżku lub starzeniem się u ludzi.


„Prawdopodobnie nie ma lepszego sposobu na utrzymanie zdrowego stylu życia niż poprzez ćwiczenia fizyczne”, powiedział, ale osobom, które z jakiegoś powodu nie mogą być aktywne, działania organizmów drzemiących niedźwiedzi mogą pewnego dnia dostarczyć ochrony przed osłabieniem.

Należy pamiętać, że te niezwykłe zmiany są z pewnością spowodowane ewolucją poprzez dobór naturalny, ponieważ trudno wyobrazić sobie losowy proces, taki jak dryf genetyczny, powodujący zmiany ewolucyjne, które z pewnością są adaptacyjne.


Jak podkreślał Ernst Mayr, wiele ważnych zmian ewolucyjnych u zwierząt zaczyna się od zmiany zachowania. Być może niedźwiedzie na zimnych obszarach przeżyły lepiej, jeśli przeszły okres niskiej aktywności w okresie zimowym, kiedy brakuje pożywienia (ta zmiana behawioralna może odzwierciedlać zmienność genetyczną), a wtedy te spokojne niedźwiedzie, które również miały mutacje wpływające na metabolizm tłuszczu i mięśni mogły przetrwać hibernację, pozostawiając swoje geny przyszłym pokoleniom niedźwiedzi.

______________

Miyazaki M, Shimozuru M, Tsubota T. (2022) Supplementing cultured human myotubes with hibernating bear serum results in increased protein content by modulating Akt/FOXO3a signaling. PLoS ONE 17(1): e0263085. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0263085

 

The remarkable physiology of hibernating bears

Why Evolution Is True, 11 października 2022

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Jerry A. Coyne

Emerytowany profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji.  Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest również jednym ze znanych "nowych ateistów" i autorem książki "Faith vs Fakt" (wydanej również po polsku przez wydawnictwo "Stapis)". Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.

Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1462 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Kolejna błędna próba skorygowania ewolucji   Coyne   2024-02-22
Ryjący w ziemi przedsiębiorcy   Tonhasca Júnior   2024-02-15
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Wejdź, powiedziała, dam ci schronienie przed burzą   Tonhasca Júnior   2024-01-15
Czy ludzie wyewoluowali w wodzie?   Coyne   2024-01-08
Jak upadają wielcy   Tonhasca Júnior   2024-01-04
Oczy reniferów zmieniają kolor, żeby łatwiej im było dostrzec jadalne porosty   Coyne   2023-12-30
Życzliwi przestępcy   Tonhasca Júnior   2023-12-28
Conor Friedesdorf (i Alexander Barvinok) o ideologicznym przymusie na amerykańskich uczelniach   Coyne   2023-12-26
Zdumiewający manipulatorzy   Tonhasca Júnior   2023-12-25
Nie gryzie się ręki, która cię zapyla   Tonhasca Júnior   2023-10-19
Rewolucja komunikacyjna   Hannam   2023-10-18
BBC szerzy propagandę rolnictwa organicznego, a biedni na świecie cierpią   i Kathleen Hefferon   2023-10-13
Niezwykły przypadek koewolucji i specyficzności zapylacz/storczyk   Coyne   2023-10-07
Płeć męska lub żeńska: nie ma nic pomiędzy   Elliot   2023-10-03
Myślenie intuicyjne i analityczne   Novella   2023-09-29
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
Jak (i dlaczego) ośmiornica edytuje swój RNA   Lewis   2023-09-23
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
Do jakiego stopnia pary mają wspólne cechy?   Novella   2023-09-14
Kenia daje zielone światło 58 projektom GMO – naukowcy na całym świecie kontynuują badania w dziedzinie biotechnologii, mimo procesów sądowych i dezinformacji   Ombogo   2023-09-08
Lancet atakuje anty-przebudzenie, a czytelnik odpowiada   Coyne   2023-08-24
Więcej wyrafinowanej teologii: uczony religijny zastanawia się, czy neandertalczycy mieli nieśmiertelne dusze   Coyne   2023-08-16
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Mało znana strona ryjkowców   Tonhasca Júnior   2023-08-11
Dlaczego nie można być osobą transrasową?   Coyne   2023-08-10
Walka z malarią za pomocą inżynierii genetycznej   Novella   2023-08-08
Jak restrykcje Unii Europejskiej podsycały głosy przeciwko GMO, jak również głód na globalnym Południu, a zwłaszcza w Afryce   Oria   2023-08-02
Nieznośni mali pomocnicy   Tonhasca Junior   2023-07-29
Macedońskie skarby   Tonhasca Júnior   2023-07-26
GMO i motyle   Novella   2023-07-25
Narzucanie ideologii naturze: Kew Garden celebruje „rośliny queer”   Coyne   2023-07-24
Smak miesiąca   Tonhasca Júnior   2023-07-20
Kłopoty na wylocie   Szczęsny   2023-07-18
Ideologiczne podważanie biologii   i Luana S. Maroja   2023-07-17
Role mężczyzn i kobiet w polowaniu, raz jeszcze   Coyne   2023-07-15
David Hillis o specjacji   Coyne   2023-07-13
Niechętni dawcy i pracowici biorcy   Tonhasca Júnior   2023-07-08
Grube problemy z jelitem   Szczęsny   2023-07-07
Badaczka z Leakey Foundation twierdzi, że kości orangutanów mówią nam, że biologiczna płeć jest spektrum, a nie binarna   Coyne   2023-06-30
Przez dziurkę od klucza   Szczęsny   2023-06-24
Nowa (nie podparta żadnymi dowodami) hipoteza, która eliminuje role płciowe w społecznościach łowców-zbieraczy   Coyne   2023-06-22
Błędne wyobrażenia o ewolucji   Coyne   2023-06-16
Influencerzy z podziemia   Tonhasca Júnior   2023-06-13
Jak wyewoluowało ubarwienie ostrzegawcze?   Coyne   2023-06-12
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
Kolczasty problem   Tonhasca Júnior   2023-06-06
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Błędna krytyka genetycznych testów na pochodzenie   Coyne   2023-06-02
Zdatny do lotu   Tonhasca Júnior   2023-06-01
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
Główny problem w filogenezie zwierząt wydaje się być rozwiązany   Coyne   2023-05-26
Americana   Tonhasca Júnior   2023-05-24
Czy uprawa jabłek odzwierciedla bigoterię?   Coyne   2023-05-18
Kenia: Musimy zająć się brakiem bezpieczeństwa żywnościowego, ale najpierw musimy położyć kres dezinformacji na temat upraw modyfikowanych genetycznie   Oria   2023-05-16
Czytanie myśli z fMRI i AI   Novella   2023-05-05
Jest lepiej niż myślisz   Lomborg   2023-05-03
Dwudziestu dziewięciunaukowców publikuje artykuł w obronie merytorycznych podstaw w nauce     2023-05-01
Niewygodna historia   Ferguson   2023-04-28
Biologia rezygnacji z działania: kiedy kontynuować, a kiedy spasować   Coyne   2023-04-26
Porywacze ciał   Tonhasca Júnior   2023-04-25
Porażka jest kluczowym składnikiem innowacji   Ridley   2023-04-22
Używanie roślin jako biofrabryk   Novella   2023-04-14
Dawno zmarli przemawiają do nas   Tonhasca Júnior   2023-04-12
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Uganda: aktywiści przeciwni biotechnologii szerzą dezinformację   Wetaya   2023-04-05
Anglia pozwala na uprawy poddane edycji genów   Novella   2023-04-03
Recenzja z książki  Can “The Whole World” Be Wrong?   Rose   2023-04-01
Psychologia ewolucyjna dla początkujących   Coyne   2023-03-27
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
Gigantyczna armia małych zabójców   Tonhasca Júnior   2023-03-22
Colin Wright broni binarności płci u zwierząt   Coyne   2023-03-15
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Zmienić język w ekologii i biologii ewolucyjnej! Przykład anemii sierpowatej   Coyne   2023-03-13
Wzrost liczby nieobecnych ojców i towarzyszące temu społeczne problemy   Geary   2023-03-11
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Dezinformacja o GMO: Kenijczykom będzie trudno podejmować racjonalne decyzje i to może kosztować życie   Mykonyo   2023-02-24
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
ChatGPT niemal zdaje lekarski egzamin końcowy   Novella   2023-02-21
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
Postmodernizm obnażony   Dawkins   2023-02-14
Powody naszych wierzeń. Jak i dlaczego irracjonalność trzyma nas w swoich szponach i jak możemy z tym walczyć?   Pinker   2023-02-13
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
W nowej książce jest słuszna krytyka idei, że są lepsze i gorsze gatunki, ale jest także błędne twierdzenie, że gatunki nie są realne   Coyne   2023-02-06
Kolczatki wydmuchują bąbelki śluzu z nosa, żeby się ochłodzić   Coyne   2023-02-02
Mali i zręczni influencerzy   Tonhasca Júnior   2023-01-31
Dowody na ewolucję: Bezwłose zwierzęta mają martwe geny na sierść   Coyne   2023-01-23
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Bąkojady czyszczą nosorożce   Coyne   2023-01-18
Mózg używa geometrii hiperbolicznej   Novella   2023-01-16
O wspaniały nowy świecie   Tonhasca Júnior   2023-01-12
Ciepło zabija. Zimno zabija wielu więcej   Jacoby   2023-01-09
Po co badać przestrzeń kosmiczną?   Jacoby   2023-01-04
Rdzenni Amerykanie żądają doczesnych resztek pumy z Griffith Park   Coyne   2023-01-03
Świetny artykuł o epigenetyce   Coyne   2022-12-30
Śmiało podążaj tam, gdzie nie dotarł jeszcze żaden owad   Tonhasca Júnior   2022-12-28
Rzecz o splątaniu nauki i wiary   Koraszewski   2022-12-26
Pradawny ekosystem zrekonstruowany przy użyciu skamieniałego DNA   Coyne   2022-12-19
Rozważania heretyckiego mediewisty o historii, wartościach i zdumiewającej głupocie   Landes   2022-12-16
Ewolucyjne ślepe zaułki i lepkie urządzenia: botanik Darwin   Tonhasca Júnior   2022-12-14

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk