در آزمایش‌های کلاسیک روی قورباغه‌ها، دانشمندان دریافتند که میل دوزیستان برای فرار از آب داغ خطرناک به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد زمانی که دمای آب به تدریج افزایش می‌یابد.
در واقع، حساسیت بسیاری از حیوانات به دما - از جمله انسان - به طور مشابه تحت تأثیر نرخ افزایش است. با این حال، دقیقاً چرا درک نشده است.
با امید به روشن کردن این پدیده، کریگ مونتل، پروفسور سانتا باربارا، و دانشجویان فارغ التحصیل، جونجی لو و وی شن، لارو مگس میوه را به عنوان مدلی برای آشکار کردن مکانیسمی توسعه دادند که از طریق آن حیوان واکنش‌های رفتاری متفاوتی را به سرعت و کند نشان می‌دهد. درجه حرارت افزایش می یابد.
محققان کشف کردند که تغییر سریع دمای 25 درجه فارنهایت باعث واکنش انقباض در لارو مگس میوه شد. با این حال، هنگامی که دما به تدریج افزایش یافت، حیوانات بسیار کمتری واکنش نشان دادند و برای آنهایی که این کار را انجام دادند، میانگین دمای آستانه به طور قابل توجهی بالاتر بود. یافته های این تیم در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است.
مونتل، پروفسور پاتریشیا و رابرت دوگان، استاد علوم اعصاب در بخش زیست‌شناسی مولکولی، سلولی و تکاملی UCSB، می‌گوید: «ما چیزهای زیادی در مورد اینکه حیوانات چگونه افزایش‌های بزرگ و ناگهانی دما را احساس می‌کنند، می‌دانیم. "آنها به گرمای مضر با شروع یک واکنش فرار پاسخ می دهند. اما چگونه است که حیوانات نسبت به همان دمای داغ بسیار کمتر حساس هستند، در حالی که تغییر واقعاً آهسته است؟"
پاسخ به این سؤال دو بخش داشت. ابتدا، مونتل و تیمش نورون‌های حسگر حرارتی در مغز را شناسایی کردند که مسئول تشخیص سرعت تغییر دما هستند، که به تعریف مکانیسم مولکولی زیرین کمک کرد.
"وقتی یک تغییر واقعاً سریع در دما وجود دارد، شما می خواهید از مغز محافظت کنید، به ویژه در لاروهای مگس، زیرا آنها خونسرد هستند و دمای بدن آنها نسبت به خارج متعادل می شود." "اگر مغز آنها افزایش سریع دما را احساس کند، پاسخ انقباض را تحریک می کند."
دوم، محققان کشف کردند که پاسخ سریع به گرما با افزایش سریع به کانال پتانسیل گیرنده گذرا (TRP) بستگی دارد. فعال شدن حسگر دمای سلولی، پروتئینی به نام TRPA1، صرفاً تابعی از دمای مطلق نبود، بلکه به سرعت تغییر دما بستگی داشت. اگر افزایش دما سریع بود، TRPA1 به سرعت روشن می‌شد و نورون‌های دما حسی مغز را تحریک می‌کرد. وقتی دما به آرامی افزایش یافت، TRPA1 کمتر فعال بود.
"مکانیزم بازخوردی وجود دارد که این پروتئین را به همان سرعتی که روشن می شود خاموش می کند.""وقتی سریع روشن می شود، مسیری را تحریک می کند که باعث پاسخ انقباض شود. اما زمانی که فرآیند به کندی اتفاق می افتد، مکانیسم های روشن و خاموش یکدیگر را خنثی می کنند."
دانشمندان بر این باورند که توانایی درک میزان تغییر دما یک مکانیسم حیاتی برای بقا است که به حیوان اجازه می دهد تا قبل از اینکه خیلی دیر شود به سرعت به یک چشم انداز حرارتی مضر واکنش نشان دهد و از آن فرار کند.
"ما فکر می کنیم مکانیسم های مشابهی در سایر حیوانات - به عنوان مثال، قورباغه، رخ می دهد. ممکن است مکانیسم‌های مرتبط بر کانال‌های TRP حساس به دما در انسان نیز تأثیر بگذارد. در نهایت، اگر مکانیسم مشترکی در بین گونه‌ها حفظ شود، یافته‌های ما ممکن است بینشی در مورد چگونگی سازگاری حیوانات مختلف با نرخ تغییر دما ارائه دهد.»
