Molekulární mechanismy, které umožňují zvířatům vycítit nebezpečné teploty, například extrémně vysoké teploty hrozící bezprostředním poškozením organismu, jsou známy delší dobu. Senzorem pro nebezpečně vysokou teplotu, který přímo spouští poplašnou reakci jsou proteiny tvořící takzvané TRP kanálky (tranzient receptor potential). Vpodstatě jde o místa v membráně (chcete-li otvory), které jsou prostupné pro kationy. Zajímavé na těchto TRP receptorech je, že když je vědci muškám pomocí poničení příslušného genu vyřadili z činnosti, mušky přestaly reagovat na světlo.
To ale neznamená nic jiného, než že zmíněné receptory stojí jak u vnímání světla, tak za hlídáním před případným ohrožením z přehřátí. Jak ale organismy rozlišují nepatrné teplotní rozdíly ležící uvnitř „zóny komfortu“? 

Larvy mušek octomilek mají rády 18⁰ C
Výzkumníci z Johns Hopkins Medical Institutions zveřejnili tento týden v Nature Neuroscience práci, která odhalila jak mušky octomilky využívají jeden z TRP receptorů, takzvaný TRPA1, k rozlišení teplot v zóně komfortu. S tímto receptorem (TRPA1) je muška schopna rozlišit místa, která se liší pouhým jedním jediným stupněm. Dosud se mělo za to, že TRP receptory se podílejí jen na dvou věcech. Za vnímáním intenzity světla a že u larev octomilky také za okamžitým a přímým spouštěním poplašné reakce při setkání s vysokou teplotou.
Nyní se ukázalo, že tyto proteiny nemají pod palcem jen reakci hrůzy na extra vysokou teplotu, ale že jsou zapojeny i do fyziologických mechanismů umožňujících zvířatům najít si místo, kde se cítí dobře.

Craig Montell, Ph.D., profesor biochemie a člen Center for Sensory Biology v Johns Hopkins: „Je to vzrušující objev, který dává smysl řadě dalších věcí. Organismy zcela jistě netouží po tom přizpůsobovat se teplotám, které by je mohly ohrozit, ale na druhou stranu, když nemohou najít místo se svojí oblíbenou teplotu, snaží se přizpůsobit jiné „přijatelné“ teplotě. Ve všech těchto procesech tahají za nitky TRP receptory.“

Montell a jeho tým používají ke svým pokusům octomilky. Mají totiž jednu velkou výhodu. Je na nich relativně snadné provádět genové manipulace. Na octomilkách je známo, že teploty nižší než 16 stupňů Celsia nebo vyšší než 26 stupňů Celsia u nich spouští únikové reakce. Takové místo úprkem opouští. Larvy octomilek milují 18 stupňů Celsia, ale přijatelné je pro ně rozmezí teplot od 18 do 24 stupňů Celsia.

Nejprve si vědci ověřovali, zda muší larvy mohou rozlišovat i malé teplotní rozdíly v oblasti zóny komfortu, tedy v teplotách mezi 18 a 24 stupni Celsia. Aby to Montellův tým zjistil dal je na obyčejný plastový tác, jehož jedna polovina byla temperována na 18 stupňů a na druhé polovině zkoušel různé teploty v rozmezí od 19 do 24 stupňů. Test se vyhodnocoval tak, že po patnácti minutách jednoduše spočítali počet larev na každé straně tácu.

Ukázalo se, že larvy skutečně dokázaly rozlišit i rozdíly jednoho stupně. Upřednostňovaly zmíněných 18 stupňů Celsia před prostorem, kde bylo jen o stupeň více (19 stupňů). Otázkou bylo: Jak to dělají?

Zkoušky mutantů

Protože se už vědělo, že TRP kanály se otevírají v reakci na změnu teploty, postavil  Montellův tým pokus na testování mutantů s poškozenými proteiny tvořícími TRP kanály. Celkem měli vědci v pokusu skupiny mušek s dvanácti různými porouchanými geny. Tím se snažili zjistit, který z genů (každý byl odpovědný za jiný protein, nebo-li TRP kanál) je potřebný pro schopnost rozlišovat malé teplotní změny (tedy malý rozdíl v zóně komfortu).

Pokus dopadl následovně. Jedenáct z dvanácti muších TRP-mutantů stále preferovalo 18 stupňů Celsia (na tácu se za touto teplotou stěhovaly). Pouze larvy mutanta s vyblokovaným genem označeným jako TRPA1, nevykazovaly žádnou teplotní preferenci. Larvy „seděly na místě, jako pecky“. Tím daly jasně najevo, že to je právě gen TRPA1, který je potřeba k rozlišení malých teplotních rozdílů.

 

Schema cytoplazmatické membrány s jedním typem TRP kanálu.

Tým pak testoval mušky s mutací narušující jiné TRP proteiny potřebné pro zrak a zjistili, že mušky s poškozeným proteinem participujícím na vnímání světla, nebyly schopné rozlišit teplotní rozdíly v oblasti od 18 do 24 stupňů Celsia. Tak Montell a jeho spolupracovníci našli druhou úlohu TRP proteinů .“  Na bližší vysvětlení této souvislosti si ale budeme muset počkat.

Jisté je, že TRP proteiny jsou svázány s vícero smysly dohromady. Jeden systém organismus využívá k vícero funkcím.
Montel si navíc myslí, že přišel na to, jak mušky pomocí tohoto systému regulují svojí adaptaci. Pokud drosophila zjistí, že je v prostředí s teplotou 34 a více stupňů, nikdy se nebude pokoušet se přizpůsobit. Toto zařízení jí prostě řekne, že by to bylo k ničemu. Ale muška, která žije v teplotě 22 stupňů, což není zrovna teplota ideální, ale není výrazně škodlivá, tak v takové mušce se spustí adaptační mechanismy.

Pokus také ukázal, že vnímání široké škály teplot, se podobá procesu vnímání světla.  Celý systém je založen na tom, že TRP proteinů je celá škála a tím pochopitelně i TRP kanálů je vícero typů. Liší se ve svém nastavení na příslušnou teplotu. Organismus tedy nemá na všechno jeden teploměr, jako máme my za oknem. Na různé teplotní rozsahy má specializovaná čidla. Těmi pak organismy mohou reagovat i na velmi nepatrné odchylky. Jde o tak přesný systém, který je schopen rozlišit teplotní rozdíl v řádu jednoho stupně Celsia. Kdyby byl celý systém založen jen na jednom typu proteinu TRP, nebyl by toho schopen.

Vedci vznesli domněnku, že nejen mušky, ale že i savci by stejným mechanismem mohli zjišťovat pokles nebo růst tělesné teploty svých orgánů a s jeho pomocí se udržovat na optimální provozní teplotě.  

Zdroj: Johns Hopkins Medical Institutions.