Babymus “lukker ned” for at overleve ekstrem kulde på de højeste bjergtoppe

Det er i begyndelsen af 2019, og biologen Jay Storz kæmper for at få vejret. Han er netop nået op på toppen af Llullaillaco, en chilensk vulkan, der er ca. tre fjerdedele så høj som Mount Everest, på jagt efter et rygte.

Oppe i denne højde er luften tynd, så der er ikke meget ilt, og hvert skridt er en anstrengelse. Storz’ kollega, Mario Perez Mamani, opdager bevægelse mellem klipperne, og Storz springer i aktion. Det lykkes ham at gribe fat og han sætter sig tilbage med et smil på læben. I hans knytnæve sidder verdens højest levende dyr: Jeg er en canadisk biolog, som er en del af et internationalt forskerhold, der omfatter Storz. Vi studerer bjergmusene for at lære, hvordan dyr tilpasser sig ekstreme miljøer. Når det drejer sig om at leve det høje liv, er små gnavere og lagomorfer (slægtninge til kaniner) de ubestridte højdemestere fra Andesbjergene til Himalaya. Vores studieart, den nordamerikanske hjortemus (Peromyscus maniculatus), findes fra havniveau til toppen af de højeste Rocky Mountains, hvilket giver den det bredeste højdeområde af alle pattedyr på kontinentet.

Soverlever ekstreme miljøer som unge

Bjergtoppene er nogle af de mest ekstreme miljøer på Jorden, og mange bjergtoppe er iskolde hele året rundt. For små mus kan dette være et stort problem. Deres overfladeareal er stort i forhold til deres masse, så de mister hurtigt varme.

De fleste varmblodede dyr som fugle og pattedyr – endoterme – bruger energi fra maden til at lave deres egen varme og forhindre, at deres kropstemperatur falder for lavt. Pattedyr bruger muskler til at gyse eller en særlig slags fedt kaldet brunt fedtvæv, som producerer varme uden at gyse. Både rystende muskler og brunt fedt har brug for energi og ilt for at producere varme.

Oxygen er en mangelvare på en bjergtop, men mus på høje højder har fundet en måde at omgå dette problem på. Højlandspopulationer af den nordamerikanske hjortemus, der er hjemmehørende i Rocky Mountains og de hvide bjerge, har udviklet sig til at maksimere varmeproduktionen. Deres brune fedt og skeletmuskler er fedtforbrændingsmaskiner, og deres specialiserede kardiovaskulære og respiratoriske systemer leverer al den ilt og det brændstof, de har brug for. Ved at maksimere varmeproduktionen er der større sandsynlighed for, at en voksen mus kan overleve på den kolde bjergtop.

Varmeproduktion for at overleve

Nogle pattedyr fødes med fuldt fungerende varmeproduktionsmekanismer. Men for mange arter modnes disse systemer efter fødslen. Hos disse dyr – herunder mennesker og mus – modnes det brune fedt først og påtager sig den tidlige varmeproduktion.

På havniveau tager det omkring otte dage for en babymus at udvikle sit brune fedt. På det tidspunkt har ungerne, eller hvalpene, tredoblet deres størrelse og er begyndt at få pels. Om yderligere to korte uger vil de være gamle nok til at forlade hjemmet, men de første par uger er forræderiske. Den store risiko for rovdyr og de energimæssige omkostninger ved væksten betyder, at mindre end halvdelen af de musebabyer, der fødes i naturen, når frem til voksenlivet.

Men mus på store højder har udviklet en overraskende strategi for at overleve denne tidlige livsfase: de lader sig fryse ned. Vores forskning har vist, at varmeproducerende systemer hos hjortemusunger fra højereliggende områder modnes langsomt sammenlignet med mus fra lavere højder. Da vi kiggede på de gener, der er ansvarlige for disse egenskaber, fandt vi, at i både brunt fedt og skeletmuskulatur var de metaboliske veje, der er forbundet med varmeproduktion, slået fra hos højhøjdeunger, som var nødt til at stole på deres mødre for at få varme.

Gnavemødre sidder på deres unger, mens de ammer, så de holder dem dejligt varme. Hvis ungerne ikke kan producere deres egen varme, vil deres kropstemperatur langsomt falde, når moderen er væk.

Tolerance over for kulde

Mennesker får hypotermi, hvis vores krop falder med 2 C, så dette kan virke farligt. Men musebørn er bemærkelsesværdigt kulde-tolerante. Deres kropstemperatur kan falde næsten til frysepunktet i timevis og varmes op igen, når deres mor vender tilbage.

Vores undersøgelser får os til at tro, at mus i høj højde sparer på deres energiforbrug til at vokse i stedet for at holde sig varme. Kombinationen af kulde og lavt iltindhold betyder, at de fleste pattedyrsbørn (fra mennesker til rotter) ikke kan vokse ordentligt i stor højde.

Hjortemusen er i stand til at overleve til voksenalderen i stor højde på grund af sin evne til at sænke stofskifteaktiviteten og spare på energien. Da dette er den stik modsatte strategi, som voksne hjortemus anvender, understreger vores arbejde, hvor vigtigt det er at studere unge dyr, hvis vi ønsker at forstå, hvordan en art har udviklet sig.