探究淡水蜗牛潮汐节律的起源

发布时间：2024-07-03 16:56:48 栏目：生活

导读 包括人类在内的生物体都遵循一套时间表，将重要的身体功能(如睡眠-觉醒周期、新陈代谢、激素分泌、认知功能和进食习惯)与环境周期相协调。...

包括人类在内的生物体都遵循一套时间表，将重要的身体功能(如睡眠-觉醒周期、新陈代谢、激素分泌、认知功能和进食习惯)与环境周期相协调。虽然大多数生物都拥有与 24 小时昼夜循环同步的昼夜节律，但它们也发展出了其他内部时钟以适应其局部环境。海洋动物已经进化出了昼夜节律，使活动与 12.4 小时潮汐周期保持一致，补充了昼夜节律。



千叶大学的研究人员发现，生活在潮汐下游地区的蜗牛的生物节律与潮汐周期同步，这与非潮汐地区的蜗牛不同。这一观察结果提出了一个问题：潮汐节律的形成是由于栖息地的差异，还是由种群之间的遗传差异造成的。

基于之前的研究成果，高桥由真副教授和千叶大学的横沟拓美博士(当时是该研究的作者，目前是京都大学生态研究中心的博士后研究员)发现，生活在潮汐环境中的淡水蜗牛会逐渐调整其生物节律以与潮汐周期同步。该研究于 2024 年 3 月 27 日发表在《遗传》杂志上，为生物节律对潮汐环境的适应性和潜在差异提供了见解。

Takahashi 博士说：“这项研究揭示了淡水蜗牛在适应潮汐环境时生物节律的遗传和非遗传变化。这一结果有助于我们了解生物钟在适应节律环境中的作用，这是时间生物学中最重要的问题之一。”研究人员从日本木曾川沿岸相距 20 公里的潮汐区和非潮汐区收集了淡水蜗牛(Semisulcospira reiniana)。蜗牛被分成两组：一组暴露在正常的 24 小时明暗循环中，而另一组经历模拟的 12 小时潮汐循环，在涨潮时交替浸没在水中，在退潮时暴露在空气中。

经过 4 周的适应期后，研究人员在 23°C 恒温黑暗条件下分析了蜗牛的行为和基因表达模式。在非潮汐区的蜗牛中，两组蜗牛的昼夜节律和潮汐节律强度没有显著差异。然而，暴露于模拟潮汐周期的潮汐区蜗牛表现出比对照组更强的潮汐节律。有趣的是，暴露于模拟潮汐的潮汐和非潮汐种群都表现出潮汐振荡基因数量增加，昼夜振荡基因(分别随潮汐和昼夜周期波动的基因)数量减少。与非潮汐种群相比，在生命早期已经适应河流潮汐周期的蜗牛拥有更多的潮汐振荡基因。

这些结果暗示，受生物钟控制的基因表达节律对环境变化很敏感，并且可能受到因环境适应而导致的基因变化的影响。“我们的研究重点是生物钟的灵活性，发现它们有可能根据主要环境周期改变生物节律，” Takahashi 博士说。

生物节律紊乱会对各种生理过程产生负面影响。这项研究的成果可能会增强我们对生物体如何适应不断变化的环境条件的理解，并在未来对时间生物学疾病的治疗中发挥作用。