Az élő szervezetek, legyenek azok halak vagy emberek, hajlamosak kevésbé jól működni, ha a körülöttük lévő hőmérséklet emelkedik. Ezt valószínűleg sok ember tapasztalta már egy-egy túl meleg nyári napon. De mi történik pontosan a szervezetben, amikor a hőmérséklet kellemetlenül felmelegszik? Az NTNU Biológiai Tanszékének kutatói a genetikai technológiát és a neurofiziológiai módszereket kombinálták, hogy megtalálják a választ.
A hőtűrés olyan téma, amelyet már évtizedek óta kutatnak, és az a gondolat, hogy a hőmérséklet befolyásolja az agyi aktivitást, régi téma. Az újdonság az, hogy most már genetikai technológiát és neurofiziológiát is használhatunk a jelenség tanulmányozására – mondja Anna H. Andreassen, az NTNU doktorjelöltje.
A kutatók frissen kikelt zebrahal-lárvákat használtak arra, hogy tanulmányozzák agyi aktivitásukat, miközben fokozatosan növelték a hőmérsékletet a lárvális halak körül.
Ezeket a halakat genetikailag úgy módosították, hogy az agyban lévő neuronok fluoreszkáló fényt bocsátanak ki, amikor aktívak. Ezt a fényt mikroszkóp alatt láthatjuk, miközben a lárvák úsznak. Ezeknek a lárváknak az az előnyük is megvan, hogy átlátszóak. Közvetlenül az élő lárvák agyába tudunk belenézni – mondja Andreassen.
A kutatók így nyomon tudják követni az agyi tevékenységet, miközben fokozatosan növelik a víz hőmérsékletét, amelyben a halak úsznak. Látjuk, hogyan viselkednek a lárvák, ahogy melegszik a víz.
Amikor kezd rendkívül meleg lenni, elveszítik az egyensúlyukat, és elkezdenek hasra fordulva körbe-körbe úszni.
A kutatók megbökdösték a hallárvákat, hogy ellenőrizzék a reakciójukat. Megbökdösték a lárvák farkát, ami általában úszási reakciót vált ki. Egy bizonyos hőmérsékleten a halak már nem reagáltak a bökésre. Még mindig éltek, de ökológiai értelemben halottnak tekinthetők. Ebben az állapotban kint a természetben nem lennének képesek elúszni a ragadozók elől, vagy megtalálni az utat a hidegebb víz felé – mondja Andreassen, aki hozzáteszi, hogy ez az állapot csak átmeneti a kis kísérleti halaknál. Ugyanolyan jó állapotban vannak, amint újra hűvösebb vízbe visszük őket
Eddig a kísérletek a kutatók várakozásai szerint alakultak. Azzal, hogy világítottak a halak szeme elé, azt is ellenőrizni tudták, hogy az agy érzékeli-e a vizuális benyomásokat. Ahogy a hőmérséklet emelkedett, az agy teljesen megszűnt reagálni az ingerekre, és teljesen inaktívvá vált. De aztán, amikor kicsit tovább emelték a hőmérsékletet, valami történt.
Az egész agy világított. A legközelebb ahhoz, hogy leírjam, amit láttunk, egyfajta roham volt
– mondja Andreassen. Normális esetben az agyi aktivitást csak kis fényfoltok formájában látjuk az agy meghatározott részein. Most a meghökkent kutatók mikroszkóp alatt megfigyelhették, hogy a fluoreszkáló fény hogyan terjedt szét néhány másodperc alatt, és hogyan borította be a kis hallárva teljes agyát.
Kapcsolódó bejegyzések
Meddig bírja még szervezetünk a hőséget?
2–3 °C-os hőmérséklet-emelkedés esetén 2 milliárd ember kerül közel lakhatatlan területre. De hogyan működik szervezetünk a nagy melegben? Mi segíthet elviselni a hőséget?
Tudjuk, hogy a zebrahalak agyában elég sok közös van az emberi aggyal – a genetikai kód 70 százaléka megegyezik -, és a kutatók azt találgatták, hogy lehet-e összefüggés aközött, amit ezekben a hallárvákban láttunk, és amit a lázas gyerekek agyában látunk – mondja Andreassen.
Annak érdekében, hogy közelebbről megvizsgálják, mi történik, a trondheimi kutatók manipulálni kezdték a víz oxigénmennyiségét, miközben növelték a hőmérsékletet. Meglepetésünkre azt találtuk, hogy az oxigénszint szerepet játszott a hőtűrés szabályozásában. Amikor plusz oxigént adtunk hozzá, a lárvás halak jobban bírták a magas hőmérsékletet, nagyobb volt az agyi aktivitásuk, és gyorsabban is regenerálódtak a felső hőhatárnak való kitettségből, mint az alacsony oxigénszintű halak.
Más fajokkal végzett vizsgálatok ellentétes eredményeket hoztak, amikor az oxigénkoncentrációnak a hőtűrésre gyakorolt hatását vizsgálták. Érzéketlennek lenni az oxigénszint ingadozására tehát evolúciós előnyt jelenthet a Föld hőmérsékletének emelkedésével.
Kapcsolódó bejegyzések
Ami ma szélsőséges hőhullám, az a jövőben egy átlagos nyári nap lehet Magyarországon
Az idei év júniusa a legszárazabb és a harmadik legmelegebb június volt 1901 óta Magyarországon. Az egyre gyakoribbá váló extrém hőség a jövőben egyre inkább a mindennapjaink részévé válhat.
Az eredmények azt mutatják, hogy a hőtűrés fajonként változó. Ez lehet az a tulajdonság, amely meghatározza, hogy egy faj képes lesz-e alkalmazkodni az éghajlatváltozáshoz, vagy alulmarad az emelkedő hőmérséklet miatt. Sok élőlény oxigénszegény környezetben él, ahol a hőmérséklet gyorsan magasabb lehet a normálisnál. Ők különösen sebezhetőek lesznek – mondja Andreassen.
Az oxigénszint-ingadozásokra való érzéketlenség úgy tűnik, evolúciós előnyt jelenthet a Föld hőmérsékletének emelkedésével. Talán azok az állatok, amelyek alacsony oxigénszint mellett is képesek fenntartani az idegműködést, lesznek majd azok, amelyek a legjobban tolerálják a magas hőmérsékletet.
(forrás: norwegianscitechnews)