Plastizität der Ontogenese von Energiesparmechanismen bei heterothermen Säugetieren

 
Am FIWI werden Gartenschläfer unter artgerechten Bedingungen gehalten. (Foto K. Svadlenak/ Vetmeduni Vienna)
Gartenschläfer im FIWI Gehege
 
Der Gartenschläfer (Eliomys quercinus) ist ein Säugetier aus der Familie der Bilche. Gartenschläfer sind Allesfresser und leben überwiegend im Wald. (Foto K. Svadlenak/Vetmeduni Vienna)
Gartenschläfer im FIWI Gehege
Für diese in Europa heimische Tierart waren in den letzten Jahrzehnten drastische Bestandsrückgänge und Arealverkleinerungen zu verzeichnen, die IUCN führt den Gartenschläfer daher als Art der „Vorwarnliste“ (near threatened). (Foto S. Giroud/Vetmeduni Vienna)
Junge Gartenschläfer im Nest
Illustration eines Gartenschläfers aus dem Taschenatlas der Säugetiere Frankreichs, der romanischen Schweiz und Belgiens: mit ihrer Beschreibung, Bräuchen und Organisation, gefolgt von einer Gesamtstudie über Säugetiere (Foto René Martin/Wikimedia Commons)
Alte Illustration eines Gartenschläfers aus einem französichen Werk 1

Im Zusammenhang mit dem globalen Wandel und der zunehmenden Häufigkeit unvorhersehbarer Klimaereignisse wächst das Interesse daran, zu erforschen wie gut physiologische Flexibilität Organismen vor Umweltgefahren schützen kann. Eine wichtige metabolische Einschränkung durch Umweltschwankungen ist Nahrungsmangel. Heterothermie (Torpor und Winterschlaf) ermöglicht Energieeinsparungen als Reaktion auf reduzierte Nahrungsverfügbarkeit. Die Flexibilität der Heterothermie wurde bislang jedoch fast ausschließlich bei erwachsenen Tieren untersucht.

Wie beeinflussen Bedingungen der heterothermischen Expression bei Jungtieren während ihrer Entwicklung die Effizienz von Torpor? Sind Individuen, die unter harten Bedingungen geboren wurden, besser darauf vorbereitet, im späteren Leben Torpor einzusetzen? Gibt es eine multigenerationale epigenetische Übertragung der Heterothermie? Heterotherme Jungtiere stehen unter starkem Selektionsdruck, um vor ihrem ersten Winter, der für ihr Überleben entscheidend ist, schnell an Gewicht zuzunehmen.

Das Forschungsteam um Dr. Sylvain Giroud wird die Entwicklungssequenzen von Torpor in einem Winterschläfer, dem Gartenschläfer (Eliomys quercinus, Nagetiere) untersuchen.  Gartenschläfer verwenden sowohl Winterschlaf als auch tägliche oder langanhaltende Torporzustände vor dem Winter. Die ForscherInnen werden untersuchen, wie die Exposition gegenüber Nahrungsmittelknappheit während des Wachstums die Verwendung von Torpor während des Erwachsenenalters (Kalorienrestriktion vs. Referenzdiät; Ziel 1) bestimmt.

Soziale Thermoregulation ist eine weitverbreitete energiesparende Strategie, die komplementär zu Torpor ist. Nur wenige Arten nutzen beide Strategien, aber wir erwarten, dass ihre Kombination es Individuen ermöglicht, Energieeinsparungen in Bezug auf ihre Umweltbeschränkungen zu maximieren. Ein wesentlicher Vorteil der sozialen Thermoregulation liegt in der gleichzeitigen Möglichkeit, den Energieaufwand zu minimieren, aber dabei eine relativ hohe Körpertemperatur (Tb) aufrecht zu erhalten, welche für ein ausreichendes Wachstum notwendig ist.  Es wird auch angenommen, dass das Kuscheln eine Verringerung der Energiekosten für die Wiedererwärmungsphase aus einem Torpor-Zustand ermöglicht. Regelmäßige Phasen des "Aufwachens" durch Torpor sind besonders energieintensiv und mit einem höheren Grad an oxidativem Stress verbunden, der sich auf die somatische Erhaltung des Tieres auswirkt. Eine Minimierung dieser Kosten könnte für Jungtiere von Vorteil sein, die sowohl kurz- als auch langfristig in Gruppen zusammenkommen (Ziel 2).

Im letzten Teil des Projekts werden wir prüfen, ob die Unterschiede zwischen den individuellen Befunden bei der Torpor-Nutzung eine epigenetische Grundlage haben könnten, die möglicherweise an die nächste Generation weitergegeben werden kann (Ziel 3). Dies ist ein grundlegendes Rätsel bei der Regulation der phänotypischen Flexibilität: Kann der Phänotyp der Nachkommen von den Eltern optimiert werden, um die Leistung der Nachkommen als Antwort auf zukünftige Nahrungsmittelknappheit zu verbessern?

Das Projekt ist ein Unterprojekt des Forschungsprogramms "Phänotypische Flexibilität während des frühen Lebens".

Laufzeit

01.09.2018-31.05.2022

 

Wissenschaftliche Förderung

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FWF 3 Projekt   P31577


 

Wissenschaftlicher Kontakt am FIWI

Dr. Sylvain Giroud, Forschungsinstitut für Wildtierkunde und Ökologie, Vetmeduni Vienna

T. +43 (1)  25077-7135

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Sylvain Giroud, wissenschaftlicher Leiter des Projekts
Foto von Sylvain Giroud 4

 

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