Secondo uno studio genetico, gli orologi interni degli orsi grizzly sembrano continuare a ticchettare durante il letargo. Questa persistenza evidenzia il forte ruolo dei ritmi circadiani nel metabolismo di molti organismi compreso l’uomo.
Lo studio genetico condotto dalla Washington State University ha confermato le prove osservative che la produzione di energia degli orsi continua ad aumentare e diminuire secondo uno schema quotidiano anche se dormono per diversi mesi senza mangiare. I ricercatori hanno anche scoperto che durante l’ibernazione l’ampiezza della produzione di energia era attenuata, il che significa che la gamma degli alti e dei bassi era ridotta. Anche in modalità ibernazione il picco si è verificato più tardi nel corso della giornata rispetto alla stagione attiva, ma la fluttuazione giornaliera è rimasta costante.
“Ciò sottolinea l’importanza degli stessi ritmi circadiani, che danno agli organismi la flessibilità necessaria per funzionare ancora in uno stato estremo come quello di un orso in letargo”, ha affermato Heiko Jansen, professore nel dipartimento di fisiologia integrativa e neuroscienze della WSU e autore senior dello studio. studiare nel Giornale di fisiologia comparata B.
Altre ricerche hanno dimostrato che i ritmi circadiani, i cicli fisici di 24 ore comuni alla maggior parte degli animali viventi sulla Terra, hanno legami con la salute metabolica. Negli esseri umani, gravi interruzioni di questi schemi, come si verificano nei turni di lavoro notturni, sono state collegate a problemi metabolici come l’aumento di peso e una maggiore prevalenza del diabete.
In un certo senso, gli orsi sono lavoratori a turni estremi, che si prendono fino a sei mesi di pausa quando vanno in letargo. Ricercatori come il team di Jansen stanno tentando di capire come questi individui adottano abitudini apparentemente malsane, ovvero ingrassare eccessivamente, poi restare senza cibo e non muoversi molto per diversi mesi, il tutto senza effetti dannosi come la perdita di massa ossea o malattie come il diabete.
A differenza dei roditori in letargo che sono quasi in coma, gli orsi si muovono occasionalmente durante questo periodo dormiente. Attraverso studi di osservazione degli orsi grizzly presso il WSU Bear Center, i ricercatori hanno scoperto che questi movimenti tendono a seguire un ritmo circadiano con più attività durante il giorno che di notte.
Nel presente studio, i ricercatori hanno cercato di vedere se quel ritmo circadiano fosse espresso a livello cellulare. Hanno prelevato campioni di cellule da sei orsi durante la stagione attiva e quella di letargo, quindi hanno coltivato quelle cellule per condurre una serie di analisi genetiche.
Per simulare l’ibernazione, i ricercatori hanno esaminato le cellule alla tipica temperatura corporea abbassata degli orsi durante il letargo a circa 34 gradi Celsius (93,2 gradi Fahrenheit) e rispetto a 37 C (98,6 F) durante la stagione attiva.
Hanno scoperto che migliaia di geni erano espressi ritmicamente nelle cellule di orso ibernate. Ciò si è tradotto in ritmi di energia attraverso l’aumento e la diminuzione della produzione di adenosina trifosfato o ATP, la fonte di energia cellulare del corpo. L’ATP veniva ancora prodotto secondo uno schema giornaliero durante l’ibernazione, ma la produzione aveva un’ampiezza attenuata, picchi e valli più bassi. Anche il punto di produzione più alto si è spostato più tardi nel corso della giornata in ibernazione rispetto alle condizioni di stagione attiva.
Mantenere un ritmo circadiano richiede di per sé una certa energia. I ricercatori ritengono che alterando questo ritmo durante il letargo si possa consentire agli orsi di ottenere comunque qualche beneficio energetico dal ciclo quotidiano senza troppi costi, il che probabilmente li aiuta a sopravvivere senza cibo per mesi.
“È come impostare un termostato. Se vuoi risparmiare un po’ di energia, abbassi il termostato, e questo è essenzialmente ciò che fanno gli orsi”, ha detto Jansen. “Stanno usando la capacità di sopprimere il ritmo circadiano, ma non fermano il funzionamento dell’orologio. È un modo davvero nuovo di mettere a punto un processo metabolico e il dispendio energetico in un animale.”
I coautori dello studio includono il primo autore Ellery Vincent, Blair Perry e Charles Robbins della WSU e Joanna Kelley dell’Università della California, Santa Cruz. Questa ricerca ha ricevuto il sostegno della National Science Foundation e del Bear Research and Conservation Endowment della WSU.
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