Mikroplar kış uykusuna yatan hayvanların kaslarını korumalarına ve besinleri geri dönüştürmelerine yardımcı oluyorlar
Kış uykusuna yatan hayvanlar, uzun bir kışı yiyeceksiz atlatmak için metabolizmalarını yüzde 99'a kadar yavaşlatabilirler, ancak yine de kış uykusuna yatarken kaslarını korumak için proteinler gibi önemli besinlere ihtiyaç duyarlar. Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde yapılan yeni bir araştırmaya göre, kış uykusuna yatan yer sincapların bu konuda bağırsaklarındaki mikroplardan yardım aldıkları bulundu.
UW-Madison Veterinerlik Okulu'nda fahri profesör ve yeni çalışmanın ortak yazarı Hannah Carey, “Herhangi bir hayvan ne kadar uzun süre egzersiz yapmazsa kemikler ve kaslar atrofiye başlar, yani kütle ve fonksiyon kaybeder. Protein kaynağı olmadan kış uykusuna yatanlar kaslarının ihtiyaç duyduğu şeyi elde etmek için başka bir yola ihtiyaç duyarlar” dedi.
Amino asitler ve proteinler için hayati bir yapı taşı olan bir nitrojen kaynağı, tüm hayvanların (insanlar dahil) vücudunda idrarın bir bileşeni olan üre olarak birikir. Araştırmacılar, sincapların sindirim sistemine giren ürenin, kendi proteinleri için nitrojene de ihtiyaç duyan bazı bağırsak mikropları tarafından parçalanabileceğini biliyorlardı. Ancak araştırmacılar, mikroplar tarafından serbest bırakılan üre azotunun bir kısmının sincapların vücutlarına da dahil edilip edilmediğini görmek istediler.
Bu yüzden araştırmacılar izlenebilir karbon ve nitrojen izotoplarıyla yapılan üreyi sincapların kanına yazın aktif günlerinde, kış uykusunun başlarında ve kışın sonlarında olmak üzere üç aşamada enjekte ettiler. Sincaplardan bazıları, bağırsaklarındaki mikropların çoğunu öldürmek için antibiyotiklerle de tedavi edilmiştiler. Tahmin edildiği gibi enjekte edilen üreyi bozan bazı bağırsak mikropları tarafından izotop içeren nitrojen salındı.
İzotopları izleme konusunda uzmanlaşmış bir UW-Madison fahri biyokimyacısı olan ve ortak araştırmacı Fariba Assadi-Porter, “Bu nitrojeni, esas olarak birçok protein yapmak için kullanıldığı yer olan (sincapların) karaciğerlerine ve bazılarını kaslara kadar takip ettik. İzotop etiketli nitrojen moleküllerinin konakçıdan mikrobiyotaya gittiğini, ardından tekrar konakçıya geri dönmeden önce mikroplar tarafından kullanılabilir moleküllere dönüştürüldüğünü, esasen kış uykusundaki hayvanda 'geri dönüştürüldüğünü' gördüğümüze inanıyoruz.”
Araştırmacılar, bu mikrobiyal yolu destekleyen iki farklılık gözlemlediler. Bağırsak mikropları antibiyotiklerle büyük ölçüde tükenen sincapların karaciğerlerinde ve kaslarında çok daha az izlenebilir nitrojen vardı. Araştırmacılar sincapların bağırsaklarında bulunan mikropların genomlarını sıraladıklarında, kış uykusu devam ederken, üreaz adı verilen bir enzimin üretimi ile ilgili genlerin varlığında bir artış olduğunu buldular.
Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen Carey, “Üreaz hayvanlar tarafından yapılmaz. Sadece üreaz ifade eden mikroplar üre molekülünü parçalayabilir ve azotunu serbest bırakabilir. Doğru mikroplar mevcut olduğu sürece, bu onlarla ev sahibi arasındaki bir işlemdir, her biri hazırda bekletme sona erene kadar onları yönlendirmek için salınan nitrojenin bir kısmını alır” dedi.
Hazırda bekletme süresi boyunca hayatta kalmanın anahtarını açıklamak, düşük nitrojenli diyetler veya kasların erimesine neden olan hastalıkların tedavilerinde de insanlara yardımcı olabilir. Ayrıca insanların uzak gezegenlere uzun yolculuklar yapmasını da mümkün kılabilir.
Uzay yolcularını kış uykusuna benzer bir duruma sokmak, astronotlar için çok fazla yiyecek, su ve oksijen almalarını gerektirmeyecek ve daha az atık ve karbondioksitin üretilmesine katkıda bulunarak büyük miktarda ağırlık ve yakıt tasarrufu sağlanabileceği anlamına gelmektedirs.
Makale: Science