Лунный свет настраивает репродуктивные циклы животных

У животных есть циркадные часы — 24-часовые осцилляторы, регулирующие ежедневное поведение. Обычно они ориентируются на периодическую смену солнечного света и темноты. Однако многие животные также подвергаются воздействию лунного света, который повторяется с периодичностью около 25 часов.

Исследовательские группы Флориана Райбля (Max Perutz Labs, совместный проект Венского университета и Медицинского университета Вены) и Кристин Тессмар-Райбль (Max Perutz Labs, Институт Альфреда Вегенера, Ольденбургский университет) обнаружили, что лунный свет корректирует суточные часы морских многощетинковых червей, помогая им точно настраивать репродуктивный цикл на определённые часы ночи. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, объясняет феномен пластичности суточных часов, наблюдаемый от мух до человека.

Для производства следующего поколения морской червь Platynereis dumerilii выпускает яйца и сперму в открытую морскую воду. Поэтому точное время их репродуктивных циклов критически важно для выживания вида. Было известно, что черви планируют размножение на несколько дней в месяце. Теперь учёные выяснили, что они также синхронизируются с очень конкретными часами в течение каждой ночи.

«Мы показываем, что лунный свет определяет, когда именно в течение ночи черви начинают репродуктивное поведение, что всегда происходит в самый тёмный период ночи», — объясняет первый автор Мартин Цурль. Лунный свет не является прямым стимулом для роения, а изменяет длину периода циркадных часов. В природе время лунного света меняется каждый день примерно на 50 минут. Пластичность часов позволяет червям учитывать эти изменения.

Учёные сотрудничали с лабораториями Роберта Лукаса (Манчестерский университет, Великобритания) и Евы Вольф (Институт молекулярной биологии Майнца и Майнцский университет, Германия), чтобы охарактеризовать световые рецепторы, участвующие в этом процессе. Они идентифицировали, что комбинаторные функции опсина (близкого к меланопсину — фотопигменту циркадных ритмов млекопитающих) и криптохрома по-разному декодируют солнечный и лунный свет для настройки пластичных суточных часов. В сотрудничестве с лабораторией Шарлотты Хельфрих-Фёрстер (Вюрцбургский университет, Германия) исследователи показали, что специфическое декодирование лунного света также важно для суточных часов других видов.

Влияние интенсивности света на длину периода циркадных часов документировалось для различных организмов в искусственных лабораторных условиях десятилетиями. Однако физиологическая значимость этих наблюдений оставалась неясной.

«Наша работа показывает, что за наблюдением, что циркадные часы особи могут работать с разной скоростью, стоит экологический смысл», — поясняет Кристин Тессмар-Райбль.

Примечательно, что люди также демонстрируют такую циркадную пластичность. Например, у пациентов с биполярным расстройством наблюдаются загадочные циркалунидианные (т.е. ~24.8-часовые) периоды, коррелирующие с перепадами настроения. Учёные надеются, что их работа поможет понять происхождение и последствия пластичности биологических таймеров, а также их взаимодействие с естественными временными сигналами.