《PNAS》月亮如何调节动物繁殖
为了繁殖下一代,海洋刚毛虫沙蚕(platynereis dumerilii)将其卵子和精子自由释放到开阔的海水中。因此,正确的繁殖周期对物种的生存至关重要。人们已经知道刚毛虫会把繁殖时间安排在每个月的某几天内。现在,研究人员发现,它们还会在每晚的特定时间同步。第一作者Martin Zurl解释说:“我们证明,月光决定了蠕虫在夜间开始繁殖行为的确切时间,通常是在夜间最黑暗的时候。”月光不是直接刺激,而是改变了生物钟的周期长度。在自然界中,月光的时间每天大约变化50分钟。生物钟的可塑性使蠕虫能够将这些变化考虑在内。
科学家们与英国曼彻斯特大学的罗伯特·卢卡斯、美因茨分子生物学研究所和德国美因茨大学的伊娃·沃尔夫的实验室合作,对参与这一过程的光受体进行了表征。他们发现,与哺乳动物昼夜节律光感受器黑视素密切相关的视蛋白和隐花色素的组合功能可以对太阳和月光进行差异解码,从而调节可塑的每日时钟。在与Würzburg(德国)大学的合作中,研究人员表明,月光的特定解码也与其他物种的日常时钟有关。
几十年来,在人工实验室条件下,光线强度对各种生物体生理时钟周期长度的影响已经被记录下来。然而,这些观察结果的生理相关性还不清楚。Kristin Tessmar-Raible解释说:“我们的工作揭示了一个人的生物钟可以以不同的速度奔跑这一现象背后的生态意义。”值得注意的是,人类也表现出这种生理可塑性。例如,双相情感障碍患者表现出与他们的情绪转换相关的神秘的周期(即24.8小时)。科学家们希望他们的工作将有助于理解生物计时器可塑性的起源和后果,以及它与自然计时线索的相互作用。
Two light sensors decode moonlight versus sunlight to adjust a plastic circadian/circalunidian clock to moon phase. proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; 119 (22)