Læsetid: 5 min.

Om ur-gener i grønne fluer

22. december 1997

Biologiske ure tikker overalt i kroppen, og ikke kun i hjernen - beviset findes i selvlysende bananfluer

Midvinteren er passeret. Fra og med i dag og et halvt år frem bliver dagene længere og længere. Heldigvis - for de fleste kan vel skrive under på, at de lange nætter har en effekt på os mennesker. Symptomerne er klare: det hele går lidt langsommere, og smilet bliver først pudset ordentligt af i selskab med et varmt glas gløgg.
Det er ikke nødvendigvis bare almindelig dovenskab, der gør at vi om vinteren har sværere ved at forlade sengen. Det har længe været kendt at mennesker og andre pattedyr er nøje synkroniseret med solens vandring på himlen. Mængden af sollyset giver information om både hvor på dagen og hvor på året, man befinder sig. Hos pattedyr afspejles øjets registrering af lyset i mængden af hormonet melatonin, som frigives i hjernen, og signalerer til resten af kroppen hvad klokken er slået. Om natten frigives store mængder melatonin og om dagen tilsvarende lave. De fysiologiske og biokemiske processer i kroppen indstiller sig efter melatoninmængden. Hos en guldhamster kan man se, hvordan de kortere dage om efteråret får den til at skifte til vinterpels, og får hannens testikler til at skrumpe (så de ikke kommer til at sætte afkom i verden om vinteren). Knap så dramatisk en effekt har de lange vinternætter ikke på os mennesker, men mekanismen er til stede, og vintertræthed og -mismod tilskrives ikke sjældent fysiologiske processer.
Så vidt, så godt. Hvis der ses bort fra alle de specifikke detaljer om hvordan signalerne dannes og videreføres i kroppen, har forskerne længe kunnet sætte to streger under, at det er hjernen, som gennem øjnene registrerer lyset, og dermed styrer vores døgn- og (måske) årsrytmer.
Nu må viskelæderet måske findes frem af det videnskabelige penalhus. Nye undersøgelser peger på, at der måske ikke kun findes et biologisk ur i hjernen. Over hele kroppen ligger der spredt en masse ure, som virker mere eller mindre uafhængigt af hinanden - og af hjernen.

Ur-gener er in
En forskergruppe fra Scripps Research Institute i Californien står bag de nye resultater, som offentliggjordes sidst i november i det amerikanske tidsskrift Science. Ved hjælp af genetisk modificerede bananfluer, har de forsøgt at finde ud af, om selvstændige dele kroppen reagerer på ændringer i lysmængden uden bistand fra hjernen. Udgangspunktet for gruppens arbejde var et såkaldt 'ur-gen', som i dette tilfælde ikke betyder et urgammelt gen, men blot et gen, der styrer det fysiologiske ur i et dyr.
I løbet af det sidste år, er der blevet fokuseret mere og mere på urgenerne. Tidligere kendte man kun til tre af slagsen. De blev alle tre fundet hos insekter, hvor de koder for dannelsen af proteiner, hvis koncentration stiger og falder i takt med døgnets cyklus.
Men i år er det gået stærkt: flere urgener er blevet isoleret, blandt andet det første fra et pattedyr - et musegen kaldet Clock. Samtidig har to forskerhold uafhængigt af hinanden hos mus og mennesker fundet gener, som minder meget om et af bananfluernes urgener, som genetikerne har døbt per (for period). Det antyder, at per er et urgammelt gen, opstået for mange millioner år siden, før der eksisterede pattedyr og insekter. Det er landvindinger, som har vakt genlyd i den videnskabelige verden. I fredagens udgave af Science havner urgenerne da også på årets top-ti over videnskabelige gennembrud - kun overgået af kiosk-
baskere som kloningen af fåret Dolly, og Mars Path-finders succesfulde landing på den røde planet.
De mange resultater til trods, ville det lidt mere anonyme forskningsområde dog næppe være havnet i så prominent et selskab, uden de californiske forskeres opdagelse af uafhængige biologiske ure i deres bananfluer.

Genetiske ingeniører
Det er et imponerende genetisk stykke ingeniørarbejde, som forskerne har udført.
Først splejsede de fluernes period-gen sammen med et gen fra vandmænd, som laver et grønt, fluorescerende protein. Til deres store overraskelse udviklede bananfluerne et flot selvlysende mønster af grønne pletter og streger over hele kroppen.
Det var den første indikation på at urgenerne ikke kun er aktive i hjernen. Hvis de udelukkende kom til udtryk i bananfluernes lille hjerne, ville man forvente, at fluerne kun lyste grønt fra hovedet. Istedet udviklede de californiske genetikere en flue, som lyste klart grønt over det meste af kroppen.
Da det grønne protein ikke nedbrydes særlig hurtigt, brugte forskerne i den anden del af forsøget et gen fra ildfluer. Her blev period-genet splejset sammen med ildfluernes gen, som laver luciferase, det enzym, som udløser insekternes karakteristiske blinken. Resultatet var ligeså overraskende, som første del af forsøget: Nu blinkede bananfluens forskellige kropsdele i takt med hinanden. Selv de dele af kroppen, som blev hevet af, fortsatte med at blinke. Forskerne kunne få de forskellige kropsdele, som var uden kontakt med resten af kroppen - og dermed også hjernen - til at skifte rytme ved at udsætte dem for forskellige perioder af lys og mørke.
Det er det afgørende bevis. Som forskningsprojektets leder, professor Steve Kay udtrykker det: "Vi fandt, at alle de væv vi dyrkede fra dyrene glødede on and off, hvilket viser, at masser af ure er spredt rundt i fluen, uafhængigt af hjernen". At de samtidig var i stand til at ændre de forskellige vævs rytmer, mener Kay, viser, at der findes celler rundt om i kroppen som kan registrere lys, uafhængigt af synet og hjernen. Særlig aktive var per-generne omkring de celler der huser fluernes lugtesans. Det kunne derfor tyde på, at døgnrytmerne styrer en bananflues lugtesans på samme måde, som de styrer lysfølsomheden hos mennesker.

Arbejdsdeling
Steve Kay og hans medarbejdere stiller spørgsmålstegn ved opfattelsen af hjernen som den store centrale kommando-central, der styrer resten af kroppens rytmer. Alligevel vil de ikke frakende hjernen en vis portion styring: Når de forskellige kropsvæv blev holdt i mørke gennem længere tid, var hovedet det eneste organ, hvor per-generne stadig virkede synkront. Spørgsmålet er nu, hvorfor per-generne udtrykkes i hele kroppen, og hvilken 'arbejdsfordeling', der er mellem dem og hjernen? Og om de autonome ure også kan findes hos pattedyr - ikke mindst mennesket?
Det omtalte fund af per-lignende gener i både mennesker og mus, gør det ifølge Steve Kay sandsynligt at man vil kunne støde på tilsvarende ure hos os. Han udtaler, at "det måske betyder, at vores hud, lever eller andet overfladevæv måske har deres egne ure til at styre disse lokale funktioner". Spørgsmålet er så, om det er leveren eller hjernen, der i juletiden fortæller en, at man skal blive i sengen? phy

Bliv opdateret med nyt om disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Anbefalinger

anbefalede denne artikel

Kommentarer

Der er ingen kommentarer endnu