Hamstere født om sommeren kommer lynraskt i puberteten

Dette er et fenomen hvor morens utskillelse av søvnhormonet melatonin påvirker hvordan hjernen til fosteret utvikler seg. Morens melatonin under svangerskapet programmerer avkommene slik at utviklingen etter fødsel er optimalt tilpasset til miljøet og årstiden de fødes inn, siden lengden på dagen er en sikker indikator for hvilke muligheter og utfordringer som kommer i form av temperatur og mattilgang.

En slik «kalenderstyrt» utvikling, altså koblingen mellom lys og utviklingsstrategi, har lenge vært dokumentert, men hvor i hjernen og hva som skjer har inntil nylig vært uklart. 

Simulerte sommer- og vinterdager

Forskningsgruppen Arktisk kronobiologi og fysiologi ved UiT Norges arktiske universitet har nylig vist at både daglengden og om det går mot lysere eller mørkere tider, oppfattes som et forberedende signal som gjør at hamsterungene utvikler seg ulikt.

Under kontrollerte laboratorieforsøk etterlignet forskerne sommerdager, vinterdager og en daglengde som gjenspeiler vår eller høst. Disse ulike forholdene førte til endringer i overlevelsesstrategi hos avkommet.

De som ble født under sommerdaglengder, utviklet seg hurtig og nådde raskt puberteten, mens de som ble født under vinterlys viste en redusert vekst og utsatte puberteten for å spare energi. 

For å forstå hvordan dette er mulig, fokuserte forskerne på en spesiell celletype i hjernen kalt tanycytter, som utøver en sentral påvirkning av utviklingen av selve hjertet av hjernen, nemlig hypothalamus.

Flimmerhår som portvoktere

Hypothalamus er hjernens kontrollsenter for våre grunnleggende funksjoner. Herfra styres blant annet kroppstemperatur, sult, tørst, søvn, vekst og reproduksjon.

I kjernen av kontrollsenteret, i kontakt med både hjernevæsken og blodet, finner vi tanycyttene. De fungerer som hjernens sensor for sukker, fett og proteiner. Selv om alle detaljer og mekanismer ikke er helt forstått, er det tydelig at tanycyttene har en sentral rolle i de sesongmessige endringer i appetitt, kroppsvekt og reproduksjon. 

Forskningen vår viser hvordan daglengden hamstere utsettes for, før og etter fødselen, endrer tanycyttenes sensoriske kapasitet i form av antall korte flimmerhår kalt cilier. Cilier hjelper cellene med å få informasjon fra kroppen, slik en antenne tar inn signaler.

Under lange sommerdager har tanycyttene en velutviklet sensor, med mange cilier. Om vinteren er det annerledes, da er sensoren mindre utviklet og har færre cilier.

Det handler om mer enn bare lys

Forskernes forklaring er at tanycytter fungerer som portvoktere mellom kropp og hjerne, og antall cilier er med å påvirke hvor effektivt de registrerer de sirkulerende mengdene av sukker, fett og aminosyrer – som igjen blir brukt som en indikasjon på energistatus.

Videre vil denne informasjonen avgjøre i hvor stor grad kontrollsenteret stimulerer for vekst og reproduksjon. Om hamsterne i forsøkene våre gikk fra kortere til lengre dager, etterlignende et vår-signal, ble tanycyttene raskt re-modellert, og hamsterne endret vekstkurve og initierte puberteten.

I motsatt tilfelle, når hamstere født under sommerdaglengder ble utsatt for samme kortere daglengde, etterlignende et høst-signal, uteble endringen til en vintersensor.

Det kan tyde på at av-knappen for reproduktiv utvikling styres av noe mer enn lys, for eksempel temperatur. Samlet sett viser studien viktigheten av tanycyttene for å tilpasse riktig vekst og metabolisme til riktig tid på året, så hamsterne har størst sjanse for å overleve og få barn.