Genetyka kryjąca się za wpływem Księżyca na życie morskie
Księżyc ma wielki wpływ na życie na Ziemi. Wiele organizmów morskich, w tym ryby, glony i koralowce, żyje zgodnie z rytmem Księżyca. Wskazówki księżycowe mogą oddziaływać bezpośrednio lub poprzez synchronizację miesięcznych zegarów „okołoksiężycowych”, które pełnią funkcję podświadomych, wewnętrznych kalendarzy regulujących kluczowe procesy reprodukcyjne. Wiele organizmów morskich rozmnaża się poprzez zapłodnienie zewnętrzne, co wymaga synchronizacji procesów rozrodczych w czasie – zarówno w skali doby, jak i dnia – przy czym ten drugi cykl jest często uzależniony od cykli księżycowych. Efektem tego jest często spektakularne, masowe tarło obejmujące rozległe obszary oceaniczne, obserwowane już przez starożytnych rybaków. „Czas księżycowy jest po prostu bardzo ważną wskazówką środowiskową, na której organizmy mogą polegać”, wyjaśnia Kristin Tessmar-Raible, badaczka z Instytutu Alfreda Wegenera(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i profesorka chronobiologii na Uniwersytecie Wiedeńskim(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i chronobiologii morskiej na Uniwersytecie w Oldenburgu(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Oddziałuje na organizmy od pierwszych chwil życia”. Niemniej jednak wciąż niewiele wiemy o tym, jak dokładnie organizmy reagują na te księżycowe wskazówki na poziomie genetycznym. W ramach projektu Mari.Time finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), zespół na czele z Tessmar-Raible przeprowadził szczegółowe badania dotyczące wpływu genów i środowiska na zegar okołodobowy, zidentyfikował cząsteczki, które odgrywają kluczową rolę w tym procesie i przetestował wyniki laboratoryjne w warunkach rzeczywistych.
Odkrywanie księżycowych rytmów morskiego robaka szczeciniastego
Badania polegały na zakłóceniu określonych genów u morskiego robaka z rodziny wieloszczetów (Platynereis dumerilii), zwłaszcza fotoreceptorów (komórek nerwowych wykrywających światło) i podstawowych genów zegara okołodobowego, które wyłączają się i włączają w zależności od pory dnia. Następnie badacze sprawdzili, w jaki sposób te zakłócenia wpłynęły na rytmy molekularne i behawioralne robaków, zarówno okołodobowe (dzienne), jak i okołoksiężycowe (miesięczne). Znaczną część badań, w tym analiz interakcji białek, poświęcono zrozumieniu, w jaki sposób fotoreceptory przekazują sygnały do wnętrza komórki, z wykorzystaniem metod biochemicznych. W ramach projektu zbadano również wpływ światła naturalnego i sztucznego, projektując specjalne urządzenia oświetleniowe, które naśladują oba źródła. Następnie badacze sprawdzili, w jaki sposób robaki mogą ustawiać swoje wewnętrzne kalendarze, porównując dzikie organizmy z tymi, którym usunięto geny związane z fotoreceptorami.
Odkrywanie mechanizmów kryjących się za zegarami okołoksiężycowymi
Pierwszym ważnym rezultatem projektu było znalezienie molekularnego, mechanistycznego wyjaśnienia procesu odróżniania światła słonecznego od księżycowego i zrozumienie, jak robaki dekodują czas trwania światła księżycowego. Zgodnie z wynikami badań z lat 60-tych XX w., odkryli oni, że robaki synchronizują swój wewnętrzny kalendarz z pełnią Księżyca, który świeci najdłużej na nocnym niebie. Zespół rozpoczął również badania nad mechanizmem wyjaśniającym, w jaki sposób światło Księżyca oraz zegar okołodobowy mogą wpływać na rytm dobowy, potwierdzając jednocześnie wcześniejsze ustalenia, że zegar okołodobowy nie jest niezbędny do funkcjonowania samego rytmu okołodobowego.
Potencjalny wpływ na cykl rozrodczy człowieka
Tessmar-Raible uważa, że wnioski z projektu mogą również pomóc w lepszym zrozumieniu kobiecego cyklu rozrodczego, którego miesięczna synchronizacja nadal nie jest w pełni zrozumiała. „Jest to dość istotne, biorąc pod uwagę, że około 50% wszystkich kobiet doświadcza nieregularności cyklu miesiączkowego w ciągu swojego życia, co często prowadzi do problemów z płodnością”. Zespół dopiero zaczyna zgłębiać tę nową dziedzinę nauki. Dalsze prace pomogą wyjaśnić mechanizm zegara miesięcznego i jego ewolucję, a także dokładną rolę światła księżycowego. „Mamy już pierwsze elementy układanki, ale wciąż potrzebujemy kolejnych »puzzli wiedzy«, aby dostrzec obraz, który się z nich wyłania”, mówi Tessmar-Raible.
