V klasických experimentech na žábách vědci zjistili, že nutkání obojživelníků uniknout z nebezpečně horké vody se výrazně snížilo, když teplota vody stoupala velmi pozvolna.
Ve skutečnosti je citlivost mnoha zvířat na teplotu – včetně lidí – ovlivněna rychlostí nárůstu podobně. Přesný důvod však nebyl pochopen.
V naději na objasnění tohoto jevu vyvinuli profesor UC Santa Barbara Craig Montell a postgraduální studenti Junjie Luo a Wei Shen larvy ovocných mušek jako model k odhalení mechanismu, jehož prostřednictvím zvíře vykazuje různé behaviorální reakce na rychlé a pomalé stoupá teplota.
Výzkumníci zjistili, že rychlá změna teploty o 25 stupňů Fahrenheita způsobila u larev ovocných mušek svíjející se reakci. Když se však teplota zvyšovala postupně, reagovalo mnohem méně zvířat a u těch, která ano, byla průměrná prahová teplota výrazně vyšší. Zjištění týmu se objevují v časopise Nature Neuroscience.
"Víme hodně o tom, jak zvířata cítí velké a náhlé zvýšení teploty," řekl Montell, Patricia a Robert Dugganovi, profesor neurovědy na Katedře molekulární, buněčné a vývojové biologie UCSB. "Na škodlivé teplo reagují zahájením únikové reakce. Ale jak to, že zvířata jsou mnohem méně citlivá na stejnou horkou teplotu, když je změna opravdu pomalá?"
Ukázalo se, že odpověď na tuto otázku má dvě části. Nejprve Montell a jeho tým identifikovali termosenzorické neurony v mozku zodpovědné za snímání rychlosti změny teploty, což pomohlo definovat základní molekulární mechanismus.
"Když dojde k opravdu rychlé změně teploty, chcete chránit mozek, zvláště u larev much, protože jsou chladnokrevné a jejich tělesná teplota se vyrovnává s vnějším prostředím," vysvětlil Montell. "Pokud jejich mozek cítí rychlý nárůst teploty, stimuluje to svíjející se reakci."
Zadruhé, výzkumníci zjistili, že rychlá reakce na rychle rostoucí teplo závisí na kanálu přechodného receptorového potenciálu (TRP). Aktivace buněčného teplotního senzoru, proteinu zvaného TRPA1, nebyla pouze funkcí absolutní teploty, ale spíše závisela na rychlosti změny teploty. Pokud byl nárůst teploty rychlý, TRPA1 se rychle zapnul a vzbudil tyto termosenzorické mozkové neurony. Když se teplota pomalu zvyšovala, TRPA1 byl méně aktivní.
"Existuje mechanismus zpětné vazby, který tento protein vypne tak rychle, jak se zapne," řekl Montell."Když se zapne rychle, stimuluje dráhu, aby vyvolala svíjející se reakci. Ale když k procesu dochází pomalu, mechanismy zapnutí a vypnutí se navzájem vyruší."
Vědci předpokládají, že schopnost vnímat rychlost změny teploty je kritickým mechanismem přežití, který umožňuje zvířeti rychle reagovat na škodlivou termální krajinu a uniknout z ní dříve, než bude příliš pozdě.
„Myslíme si, že podobné mechanismy se vyskytují i u jiných zvířat – například u žáby,“řekl Montell. "Mohlo by se stát, že související mechanismy ovlivňují kanály TRP citlivé na teplotu i u lidí. Nakonec, pokud bude u druhů zachován společný mechanismus, naše zjištění mohou poskytnout pohled na to, jak se různá zvířata přizpůsobují rychlosti změny teploty."
