Razvijanje pristupa za zaštitu ljudskog blagostanja u promenljivoj klimi zavisiće od dubljeg razumevanja kako se ćelije i organizmi sisara prilagođavaju dramatičnim promenama temperature i dostupnosti hrane i vode. Da bi pomogli u izgradnji ove baze znanja, istraživači Instituta izlažu ćelije više vrsta sisara nizu povišenih i sniženih temperatura; onda posmatraju mehanizme koje ćelije mogu da koriste da prežive ekstremne uslove.
Na primer, Siniša Hrvatin, član Instituta i docent biologije na MIT-u, proučava hibernaciju životinja. On objašnjava: „Da bi preživele hladne zime i ograničenu dostupnost hrane, određene životinje ulaze u hibernaciju, snižavajući metabolizam i telesnu temperaturu kako bi sačuvale energiju. Međutim, izgleda da povećane temperature životne sredine sprečavaju životinje da uđu u duboku hibernaciju, što može smanjiti njihov opstanak tokom zime. “ Hrvatinova laboratorija proširuje svoja istraživanja o tome kako promene temperature životne sredine utiču na sposobnost životinja da u potpunosti uđu u hibernaciju i stanja slična hibernaciji.
Takođe se predviđa da će porast temperature izazvati sterilitet kod mnogih vrsta insekata, riba i sisara – što potencijalno pogoršava ionako značajan globalni pad plodnosti. Istraživači instituta koriste svoja globalno poznata istraživanja o zametnim ćelijama — prekursorima jajnih ćelija i spermatozoida — kako bi istražili ovaj fenomen i tražili načine da mu se suprotstave.
„Počeli smo posmatranjem nekih organizama koji su razvili određeni kapacitet da se prilagode abnormalnim temperaturama u svom okruženju“, objašnjava postdoktorski istraživač Lemannove laboratorije Arjuna Rajakumar. „Ključno pitanje koje postavljamo je da li su ti organizmi modifikovali svoju zametnu liniju da bi stekli taj kapacitet. Počeli smo posmatranjem i praćenjem osnovnih molekularnih mehanizama senzora temperature zametnih ćelija kod više vrsta Drosophila.“
Određene životinjske i biljne vrste su razvile kapacitete da prežive, pa čak i napreduju, uprkos ekstremnim promenama životne sredine. Razumevanje kako ovi kapaciteti funkcionišu na molekularnom i ćelijskom nivou može biti odskočna daska za nove biotehnologije koje omogućavaju drugim vrstama da se prilagode klimatskim promenama. Na primer, član Instituta Ankur Jain proučava ulogu koju proteini povezani sa kasnom embriogenezom (LEA) igraju u sposobnosti da prežive tešku dehidraciju – kapacitet poznat kao tolerancija na isušivanje – koji pokazuju određene životinje, bakterije i biljke.
Jain objašnjava: „U određenom trenutku, seme biljaka prolazi kroz programiranu dehidraciju, gubeći oko 90% svog sadržaja vode. Iako nije jasno kako ostaju održive nakon toga, prepoznajemo da je proces povezan sa masivnom regulacijom LEA proteina.“ Ova porodica proteina je takođe identifikovana kod životinja koje mogu da izdrže tešku dehidraciju, kao što su tardigradi i pustinjski škorpioni; a ekspresija LEA proteina takođe daje toleranciju na isušivanje određenim bakterijama.
„Naš tim gradi rad koji sugeriše da proteini formiraju mrežu nalik gelu koja zadržava vodu“, kaže Jain, koji je takođe docent biologije i profesor razvoja karijere Thomas D. i Virginia V. Cabot na MIT-u. „Kada bolje razumemo mehanizme uključene u toleranciju na isušivanje, nameravamo da razvijemo transgene modele sa povećanom tolerancijom na dehidraciju.“
