Měření rejsčí lebky může pomoci v léčbě alzheimera, osteoporózy či obezity

Představte si, že byste s příchodem prvních mrazů nemuseli jen vytáhnout zimní kabát, ale že by se vaše tělo samo fyzicky zmenšilo. Vaše lebka by se o pětinu scvrkla, mozek by ztratil čtvrtinu své hmotnosti a vaše kosti by se doslova částečně rozpustily, aby ušetřily energii. Na jaře by pak stačilo pár týdnů hojnosti a vaše tělo by se opět "nafouklo" téměř do původní velikosti.

Zní to jako scénář z bizarního sci-fi filmu, ale nejen pro jednoho z nejmenších a nejhladovějších savců našich lesů – rejska obecného – je to každoroční realita. Tento biologický zázrak nese název Dehnelův fenomén a představuje jednu z nejextrémnějších strategií přežití, jakou známe.

Záhada lebek polských rejsků

Příběh tohoto objevu začíná v roce 1949 v polském Bělověžském pralese. Polský zoolog August Dehnel tehdy prováděl rutinní výzkum místních populací rejsků. Když měřil lebky odchycených jedinců, narazil na něco, co nedávalo smysl. Podle všech tehdejších biologických zákonů by lebka dospělého savce měla být víceméně neměnná – kosti srostou a hlava prostě dál neroste, ani se nezmenšuje.

Dehnel si však všiml, že lebky rejsků ulovených v zimě jsou výrazně menší než ty, které sbíral v létě. Zpočátku si myslel, že jde o statistickou chybu nebo že zimní mrazy přežívají jen menší jedinci (tzv. selektivní úmrtnost). Jenže data byla neúprosná: nebyla to selekce, byla to aktivní změna. Celá populace rejsků se před zimou doslova „scvrkla“.

V té době mu vědecká komunita příliš nevěřila. Myšlenka, že by savec mohl sezónně odbourávat a znovu budovat kostní tkáň lebky, byla považována za kacířskou. Trvalo desetiletí, než moderní technologie, jako je rentgenová mikrotomografie a sledování označených jedinců v přírodě, potvrdily, že Dehnel měl pravdu.

Proč se rejsek musí zmenšit?

Abychom pochopili, proč příroda sáhla k tak drastickému opatření, musíme se podívat na to, jak extrémním tvorem rejsek je. Rejsek obecný (Sorex araneus) váží jen pár gramů, ale jeho metabolismus pracuje v obrátkách, které si my lidé neumíme představit. Jeho srdce bije rychlostí až 1000 úderů za minutu.

Díky extrémně rychlému metabolismu musí jíst téměř neustále. Pokud rejsek nenajde potravu déle než několik hodin, prostě zemře hlady. Jeho hlavní potravou je hmyz, žížaly a pavouci – tedy zdroje, které jsou v zimě dost vzácné.

Zatímco medvěd může zimu prospat díky zásobám tuku a ježek upadne do hluboké hibernace, rejsek si to nemůže dovolit. Jeho tělo je příliš malé na to, aby udrželo dostatek tuku, a jeho metabolismus je příliš rychlý na bezpečnou hibernaci. Rejsek musí zůstat aktivní i v zimě.

A tady přichází ke slovu Dehnelův fenomén. Čím je zvíře menší, tím méně kalorií potřebuje k provozu „systému“. Paradoxně, menší zvířata ztrácejí teplo rychleji, ale rejsek snižuje své absolutní nároky na energii natolik, že se mu zmenšení vyplatí. Mozek je energeticky nejdražší orgán v těle. Tím, že rejsek zmenší svůj mozek o 20–30 %, ušetří obrovské množství paliva, které by jinak musel pracně lovit v mrazu.

Jak se rozpouští kosti?

Mechanismus Dehnelova fenoménu je fascinující ukázkou biologického inženýrství. Nejde o pouhé vysychání tkání. Je to řízený proces, který zahrnuje resorpci kostí.

V období podzimu začnou speciální buňky zvané osteoklasty odbourávat kostní tkáň v místech švů na lebeční klenbě. Lebka se v podstatě „rozestoupí“ a její výška se sníží. Spolu s tím se zmenšují i ostatní orgány – játra, slezina a dokonce i páteř se mírně zkracuje.

Nejneuvěřitelnější je však zmenšení mozku. U savců je nervová tkáň považována za velmi málo plastickou, co se objemu týče. Rejsci však dokážou selektivně redukovat určité části mozku (například neocortex nebo hippocampus). Na jaře pak dojde k opačnému procesu: kosti začnou opět růst a mozek se zvětší, i když většinou již nedosáhne úplně původní velikosti z prvního léta života.

Je rejsek v zimě hloupější?

Tato otázka logicky napadá každého, nejen vědce. Pokud zmenšíte mozek o čtvrtinu, musí se to přece projevit na inteligenci nebo schopnostech. Výzkumy z Max Planckova institutu naznačují, že rejsci v zimě skutečně vykazují určité změny v chování a kognitivních schopnostech.

Zatímco v létě jsou rejsci velmi teritoriální a agresivní, v zimě se soustředí čistě na přežití a jejich prostorová orientace (spojená s hippocampem) může být omezena. Zdá se však, že evoluce vybalancovala tuto ztrátu velmi přesně – rejsek v zimě nepotřebuje řešit složité sociální interakce nebo si pamatovat rozsáhlá teritoria; potřebuje jen vědět, kde je nejbližší larva nebo žížala.

Dlouho se věřilo, že jde o unikátní vlastnost rejsků

Pozdější výzkumy však ukázaly, že podobnou strategii (i když v méně extrémní podobě) využívají i další savci. Lasicovité šelmy U těchto šelem dochází k sezónnímu zmenšování lebky až o 11 %. I oni jsou malí dravci s extrémně rychlým spalováním. Nedávno byl objeven i u Krtka.

Proč by nás to mělo zajímat?

Možná si říkáte, že scvrkávající se rejsek je sice zajímavost pro biology, ale pro lidi nemá velký význam. Opak je pravdou. Dehnelův fenomén je v současnosti pod drobnohledem medicínského výzkumu a hned z několika zásadních důvodů:

1. Léčba osteoporózy: Pokud pochopíme, jak rejsci dokážou na jaře tak rychle a efektivně regenerovat kostní tkáň, mohli bychom najít klíč k léčbě řídnutí kostí u lidí.

2. Neurodegenerativní onemocnění: Schopnost mozku zmenšit se a poté opět narůst (neuroplasticita v extrémním měřítku) je snem neurologů bojujících s Alzheimerovou nebo Parkinsonovou chorobou. Rejsek nám ukazuje, že savčí mozek má mnohem větší schopnost regenerace, než jsme si mysleli.

3. Metabolické poruchy: Studium toho, jak rejsek přepíná svůj metabolismus na úsporný režim bez poškození orgánů, může přinést nové pohledy na léčbu obezity nebo cukrovky.

Dehnelův fenomén je připomínkou toho, jak málo toho stále víme o světě kolem nás. August Dehnel před sedmdesáti lety objevil něco, co popíralo tehdejší učebnice, jen díky tomu, že pozorně sledoval přírodu a věřil svým měřením víc než dogmatům. Bylo zjištěno, že na něj má vliv i současná změna klimatu.

Příště, až uvidíte malého rejska, jak se mžikem mihne v listí, vzpomeňte si, že se díváte na jednoho z největších biologických kouzelníků planety. Na tvora, který se doslova dokázal zmenšit, aby přežil hlad, a který v sobě nosí tajemství, jež možná jednou pomohou léčit i nás lidi.

Dehnelův fenomén ukazje že i zdánlivě nepotřebný biologický výzkum dokáže přijít s něčím, co může časem změnit i lidské životy a to nejen z lékařského hlediska.

Zdroje:
Lázaro et al. 2017, Current Biology 21:R1106-R1107 - Sezónní zmenšování a opětovný růst mozkové skříně u znovu odchycených rejsků obecných
Vliv Změny klimatu na Dehnelovův fenomén u rejska
Studie o krtkovi