Ptasia prognoza pogody. Jak śpiew w jaju przygotowuje pisklęta na upały
Zanim jeszcze wyklują się z jaja, zebry australijskie słyszą śpiew rodziców i zmieniają swój mózg. Ptasia prognoza pogody pomaga małym finchom przetrwać fale gorąca, a naukowcy właśnie odkryli, jak ten mechanizm działa.
Wyobraź sobie, że zanim się urodzisz, słyszysz z zewnątrz głos ostrzegający przed nadchodzącą falą gorąca. Twój organizm, jeszcze w jaju, dostaje sygnał i zaczyna się przygotowywać – zmienia przepływ krwi w mózgu, by ochronić cię przed przegrzaniem po wykluciu. Brzmi jak science fiction? Dla zebry australijskiej to codzienność. Naukowcy właśnie odkryli, jakim cudem prosty ptasi śpiew może trwale przeprogramować biologię pisklęcia.
Ptasi termometr w jaju
→ Czytaj też: Kawa zmienia smak. Nowe badanie pokazuje, jak to robi
Gdy temperatura w australijskich lasach zaczyna niebezpiecznie rosnąć, dorosłe zebry australijskie (Taeniopygia guttata) wydają charakterystyczny, wysoki, szybki trel – tzw. „heat call”. Już dekadę temu behavioralna ekolożka Mylene Mariette z Deakin University i jej współpracownicy odkryli, że pisklęta wystawione na ten dźwięk w ostatnich dniach przed wykluciem zachowywały się inaczej: rosły wolniej, wybierały cieplejsze miejsca do gniazdowania i lepiej radziły sobie w upale. Przez lata nikt jednak nie wiedział, jak dźwięk może wywołać tak głębokie zmiany fizjologiczne.
Teraz, w artykule opublikowanym 11 czerwca w Journal of Experimental Biology, Mariette i neurolog Julia George z Clemson University opisują dokładny mechanizm. Zespół hodował rozwijające się zarodki zebr w stałej temperaturze, ale jedną grupę wystawiał na odtwarzanie „heat call”, a drugą na kontrolny dźwięk. Po kilku dniach naukowcy pobrali próbki podwzgórza – maleńkiego obszaru mózgu kluczowego dla regulacji metabolizmu i reakcji na ciepło – i przeanalizowali RNA.
Genetyczna regulacja termostatu
→ Czytaj też: Bezpieczeństwo Polski czy ekologia? Naukowcy w Sejmie stawiają sprawę jasno
Okazało się, że ptasia prognoza pogody nie uruchamia całego arsenału genów hormonalnych, jak podejrzewali badacze. Zamiast tego „heat call” wycisza geny odpowiedzialne za regulację kurczenia i rozszerzania naczyń krwionośnych w mózgu. – To ważne, by temperatura mózgu pozostawała niska nawet podczas upałów – zauważa Julia George. Modyfikacja układu krwionośnego w mózgu może chronić pisklęta przed groźnymi konsekwencjami przegrzania, takimi jak udar cieplny.
Co istotne, zmiany dotyczą tylko około 2 procent całego RNA w podwzgórzu. To precyzyjne narzędzie – selekcjonuje akurat te układy, które są najbardziej narażone na wysokie temperatury. – Heat call działa jak mała prognoza pogody, która pozwala pisklętom dostroić fizjologię do środowiska zaraz po wykluciu – dodaje George.
Niektóre skutki tych zmian są trwałe: ptaki, które jako zarodki słyszały sygnał upału, jako dorosłe wybierają cieplejsze miejsca do gniazdowania i odnoszą w nich większy sukces reprodukcyjny.
Dźwiękowy alfabet odporności
Zjawisko akustycznego przygotowania do warunków środowiskowych nie jest u ptaków czymś zupełnie nowym. Naukowcy przypominają w Science News, że zarodki mew srebrzystych, które słyszą głos dorosłych ostrzegający przed drapieżnikiem, spowalniają wzrost i po wykluciu częściej reagują czajeniem się. To dowód na to, że ptaki potrafią słuchać i reagować jeszcze w skorupce.
Alexandra Cones, ekolożka ewolucyjna z Ludwig Maximilian University w Monachium, która nie brała udziału w badaniach, podkreśla wagę nowego odkrycia. Jej własne prace wykazały, że dorosłe wróble domowe potrafią zmieniać metabolizm piskląt w odpowiedzi na temperaturę, ale dokładny mechanizm pozostawał nieznany. – Odkrycie „akustyczno-termicznej ścieżki” u zebr zmusza nas do rozważenia szerszego wachlarza możliwości – komentuje Cones.
Co jeszcze słyszą ptasie zarodki?
Czy zebry australijskie to jedyne ptaki, które śpiewem przygotowują potomstwo na zmiany klimatu? Julia George podejrzewa, że nie. – Być może istnieje cała playlista ptasich pieśni chroniących przed upałem – przyznaje. Badacze planują sprawdzić, jakie inne dźwięki środowiskowe mogą wpływać na rozwijający się mózg.
Odkrycie to wykracza poza ornitologię. Pokazuje, że doświadczenia sensoryczne jeszcze przed narodzinami mogą na stałe kształtować fizjologię organizmu. W dobie gwałtownych zmian klimatu takie mechanizmy mogą decydować o przetrwaniu całych populacji. Być może kiedyś, słuchając śpiewu ptaków, będziemy wiedzieć nie tylko, jaki ptak śpiewa, ale i jaką pogodę zwiastuje – nie tylko na zewnątrz, ale i w środku, w mózgach najmłodszych.
