כשהטמפרטורות צונחות בחודשי החורף הקרים, בעלי חיים רבים נוקטים באסטרטגיות שונות שמסייעות להן לצלוח את התקופה, עד לבוא האביב. בעוד שדובים אוגרים כמויות גדולות של שומן ונכנסים לתרדמת חורף שמסייעת בחיסרון האנרגטי, החדף האירופי (Sorex Araneus) אימץ שיטה אחרת לגמרי.
החדף האירופי מכווץ את מוחו לשם חיסכון באנרגיה, מה שמוביל את היונק קטן - שאורכו 55 עד 82 מ"מ, ומשקלו 5 עד 12 גרם - להפחית עד 30% ממסתו הכוללת. השיטה, שידועה גם בשם "תופעת דנל" (על שם הזואולוג הפולני אוגוסט דנל), כוללת ירידה של יותר מרבע ממסת המוח של החדף האירופי הקטן, שנמנע מתרדמת חורף.
כעת, חוקרים מארה"ב, גרמניה ודנמרק זיהו במחקרם שפורסם בכתה העת eLife מספר גנים שאחראים לתופעה, תוך זיהוי קשרים מסקרנים עם שינויים גנטיים בבני אדם, המעורבים במגוון מצבים בריאותיים, כולל מחלת האלצהיימר. הממצאים החדשים מגיעים שנה בלבד לאחר שאותם חוקרים מנו מספר שינויים מטבוליים בכבד, בקליפת המוח ובהיפוקמפוס של החדפים, המלווים את ההצטמקות העונתית - ממצאים שלטענתם יכולים להיות בעלי השלכות על טיפול במחלות נוירולוגיות בבני אדם.
במחקר החדש ניסו החוקרים להבין טוב יותר את ההתפתחות של תופעת דנל על ידי השוואת התבטאות גנים (תהליך בו מידע האצור בגן אחד או יותר מתורגם לתוצר גני תפקודי) בהיפותלמוס של החדף האירופי, להתבטאות הגנים של 15 מיני יונקים אחרים.
ההיפותלמוס ממלא תפקיד חשוב בוויסות חילוף החומרים בבעלי חיים, מה שהופך את השינויים בפעילותו בתגובה לשינויים עונתיים ליעד מרכזי למחקר. באמצעות מערכי נתונים קיימים, הצוות זיהה מאות גנים אשר עברו ויסות בקרב חדפים, מה שבא לידי ביטוי במוחם של מספר יונקים אחרים, כולל מיני חדפים אחרים, מכרסמים ופרימטים.
"יצרנו מערך נתונים ייחודי, שבעזרתו הצלחנו להשוות את ההיפותלמוס של החדף האירופי בין עונות ומינים", אומר אחד ממובילי המחקר, הביולוג האבולוציוני ד"ר וויליאם תומס מאוניברסיטת סטוני ברוק בארה"ב. "מצאנו אגד של גנים המשתנים על פני עונות השנה, שמעורבים בוויסות הומאוסטזיס (תנאים פנימיים יציבים) אנרגטי, כמו גם גנים המווסתים מוות של תאים שאנו סבורים שהם עשויים להיות קשורים להפחתה בגודל המוח".
גנים של חדף אירופי, שבהם חל שינוי בתהליך ההתבטאות עם עונות השנה, כללו כאלה שהיו בעלי תפקידים השולטים באותות סידן במחסום שבין מערכת מחזור הדם למוח, מה שמרמז על התאמות שפותחות ערוצים לתוך ההיפותלמוס ומגבירות את יכולתו של האזור להגיב במהירות לשינויים סביבתיים.
3 צפייה בגלריה
התפשטות של אלצהיימר במוח אנושי
(איור: National Institute on Aging, National Institutes of Health)
רצף שבלט בהשוואה של ויסות גנים בסתיו ובאביב היה BCL2L1, רצף שנחשב משמעותי בניהול הרס של תאים בודדים. בהשוואה בין הרצפים המווסתים עם גנים דומים בקרב מינים שונים של יונקים, הצוות זיהה חמישה גנים שהם מחשיבים כעת כחשובים בהתפתחות תופעת דנל. אלה כללו גן שממחזר חלבוני ממברנה, גן אחר שמתווך את הפונקציות של ממברנות סינפסה (אזור המפגש בין תא עצב לתא מטרה, אשר יכול להיות תא עצב אחר, תא שריר או תאי בלוטות) בתאי עצב, ואחד הקשור להשמנה ומחלת אלצהיימר בבני אדם.
מפאת החפיפה שזוהתה על ידי החוקרים בין שיבוש חילוף החומרים ומחלות ניווניות עצביות, ייתכן כי מחקרים נוספים על יכולותיו הייחודיות של החדף האירופי לכווץ את מוחו באופן מכוון, עשויים לספק תובנות עמוקות יותר לגבי האבחנה והטיפול בירידה קוגניטיבית.
