Jordekorren och den syriska hamstern, två gnagare som övervintrar på vintern, känner dig inte kall på samma sätt som icke-dvala, som råttor eller möss. Yale-forskare har upptäckt att gnagare i viloläge utvecklade köldkännande neuroner med minskad förmåga att upptäcka temperaturer under 20 grader Celsius. Denna anpassning tillåter potentiellt deras kroppstemperatur att sjunka under långa perioder utan att få dem att känna sig stressade av dessa tillstånd, vilket utlöser deras säsongssömn. Verket visas den 19 december i tidskriften Cellrapporter .

"Om dessa djur skulle känna sig kalla, de skulle inte kunna gå i viloläge eftersom deras sensoriska system skulle tala om för resten av kroppen att de måste värma upp först, " säger seniorförfattaren Elena Gracheva, en fysiolog och neurovetare vid Yale University. "De skulle inte kunna överleva som art."

Gracheva-labbet, i samarbete med Sviatoslav Bagriantsevs grupp, som tillsammans utgör laboratoriet för sensorisk fysiologi vid Yale, fann att markekorrar och syriska hamstrar utvecklade liknande kyldämpande anpassningar oberoende av varandra. Medan alla gnagare har receptorer på sina somatosensoriska neuroner som känner av kyla, receptorerna hos dessa två djur som ligger i viloläge kräver mycket mer för att aktiveras jämfört med de hos djur som inte går i viloläge.

För att jämföra biologin hos djur som övervintrar och de som inte gör det, forskarna utförde tester på markekorrar, hamstrar, och möss. De satte gnagarna på två temperaturkontrollerade plattor:en varm platta (30 grader Celsius) och en annan svalare platta som ändrade temperatur (från 20 till 0 grader Celsius). Gnagarna kunde röra sig mellan de två plattorna. Forskarna observerade att möss alltid föredrog den varma tallriken. Jordekorrar och hamstrar, å andra sidan, visade inte någon större preferens för den varma tallriken, om inte den kalla plattan närmade sig 5 grader Celsius.

Gracheva och Bagriantsev kopplade detta beteende till en jonkanal i neuroner hos dessa gnagare, kallas TRPM8. Aktiveringen av TRPM8 leder till en känsla av kyla. Hos markekorrar och hamstrar, TRPM8 är mindre känslig för kyla än TRPM8 hos möss. Hos möss, det skedde en ökning av aktiviteten när temperaturen sjönk från 30 till 10 grader Celsius, men i marken ekorrar och hamstrar, det var ingen förändring även vid temperaturer under 20 grader Celsius. Forskarna analyserade skillnaderna i aminosyrasekvensen för TRPM8-molekylerna och omvänd ekorre TRPM8 så att den blev känslig för kyla igen.

Denna motståndskraft mot kyla uppstår inte bara när markekorrar och hamstrar går i vinterdvala utan även när de är aktiva. Till exempel, 13-fodrade markekorrar (så kallade för sina 13 bruna och vita ränder) kan överleva exponering för temperaturer på 2 grader Celsius i upp till 6-9 månader. Jorden ekorrar, som är släkt med jordekorrar, är hemmahörande i Wisconsin.

Andra arter, som fåglar, kan migrera för att byta miljö när vädret blir för kallt. Mindre däggdjur, å andra sidan, kan inte resa långa sträckor. Istället för att förändra sin miljö, de måste anpassa sig och förändra sina kroppar. "Denna anpassning är det perfekta exemplet på hur miljön kan forma egenskaper hos sensoriska systemet, säger Gracheva.

Går vidare, Gracheva-labbet och kollegor studerar hur dessa djur beter sig i ännu lägre temperaturer. Nästa steg för hennes team är att studera gnagare vid temperaturer under 10 grader Celsius. De vill också utöka sin studie av den molekylära grunden för köldkänslighet. "Denna process är mycket komplex, och TRPM8 är bara en del av mekanismen, säger Gracheva.