A bébi egerek “kikapcsolnak”, hogy túléljék az extrém hideget a legmagasabb hegycsúcsokon

2019 elején járunk, és Jay Storz biológus nehezen kap levegőt. Épp most jutott fel a Llullaillaco, egy chilei vulkán tetejére, amely körülbelül háromnegyed olyan magas, mint a Mount Everest, egy pletyka nyomán.

Egy ilyen magasan a levegő vékony, így nincs sok oxigén, és minden lépés megerőltető. Storz kollégája, Mario Perez Mamani mozgást észlel a sziklák között, és Storz akcióba lendül. Sikeresen megragadja, majd mosolyogva hátradől. Az öklében van a világ legmagasabban élő állata: Egy sárgafarkú levélfülű egér (Phyllotis xanthopygus rupestris).

Kanadai biológus vagyok, aki egy nemzetközi tudóscsoport tagja, amelynek Storz is tagja; azért tanulmányozzuk a hegyi egereket, hogy megtudjuk, hogyan alkalmazkodnak az állatok a szélsőséges környezethez. Ha a magaslati életről van szó, a kis rágcsálók és a nyúlfélék (a nyulak rokonai) a magaslati élet vitathatatlan bajnokai az Andoktól a Himalájáig. Vizsgált fajunk, az észak-amerikai szarvasegér (Peromyscus maniculatus) a tengerszinttől a legmagasabb Sziklás-hegység csúcsáig megtalálható, ami a kontinens összes emlőse közül a legszélesebb magassági tartományt jelenti.

Túlélés extrém környezetben kölyökként

A hegycsúcsok a Föld legszélsőségesebb környezetéhez tartoznak, és sok csúcson egész évben fagyos hideg van. A kis egerek számára ez nagy problémát jelenthet. Tömegükhöz képest nagy a felületük, így gyorsan veszítenek hőt.

A legtöbb melegvérű állat, például a madarak és az emlősök – az endotermek – a táplálékból származó energiát használják fel saját hőtermelésükhöz, és megakadályozzák, hogy testhőmérsékletük túlságosan lecsökkenjen. Az emlősök izomzatot használnak a borzongáshoz, vagy egy speciális zsírfajtát, a barna zsírszövetet, amely borzongás nélkül termel hőt. Mind a remegő izomnak, mind a barna zsírszövetnek energiára és oxigénre van szüksége a hőtermeléshez.

A hegycsúcsokon kevés az oxigén, de a magashegyi egerek megtalálták a megoldást erre a problémára. A Sziklás-hegységben és a Fehér-hegységben őshonos észak-amerikai szarvasegér magashegyi populációi úgy fejlődtek ki, hogy maximalizálják a hőtermelést. Barna zsírjuk és vázizmaik zsírégető gépek, speciális szív- és érrendszerük és légzőrendszerük pedig az összes szükséges oxigént és üzemanyagot biztosítja. A hőtermelés maximalizálása azt jelenti, hogy a felnőtt egér nagyobb valószínűséggel marad életben a hideg hegycsúcson.

Hőtermelés a túlélésért

Egyes emlősök teljesen működő hőtermelő mechanizmusokkal születnek. Sok faj esetében azonban ezek a rendszerek a születés után érnek ki. Ezekben az állatokban – beleértve az embert és az egeret is – a barna zsír először érik, és veszi át a korai hőtermelést.

A tengerszinten egy egérbaba barna zsírja körülbelül nyolc nap alatt fejlődik ki. Ekkorra a kicsik, vagy kölykök már megháromszorozódnak, és elkezdenek szőrzetet növeszteni. További két rövid hét múlva elég idősek lesznek ahhoz, hogy elhagyják otthonukat, de ez az első néhány hét alattomos. A nagy ragadozási kockázat és a növekedés energiaköltségei miatt a vadon született egérbébik kevesebb mint fele éri meg a felnőttkort.

A magashegyi egerek azonban egy meglepő stratégiát fejlesztettek ki, amely segít túlélni ezt a korai életszakaszt: hagyják magukat megfázni. Kutatásunk megállapította, hogy a magashegyi szarvasegérkölykök hőtermelő rendszerei lassabban érnek, mint az alacsonyabb fekvésű egereké. Amikor megvizsgáltuk az e tulajdonságokért felelős géneket, azt találtuk, hogy mind a barna zsírban, mind a vázizomzatban a hőtermeléssel kapcsolatos anyagcsere-utak kikapcsoltak a magashegyi kölykökben, akiknek az anyjukra kellett hagyatkozniuk a melegért.

A rágcsálóanyák ráülnek a kölykeikre, amíg azok szoptatnak, így tartva őket kellemesen melegen. Ha a kölykök nem tudnak saját hőt termelni, a testhőmérsékletük lassan lecsökken, amikor az anya távol van.

Hidegtűrés

Az ember már akkor hipotermiás lesz, ha a testünk hőmérséklete 2 C fokot csökken, ezért ez veszélyesnek tűnhet. De a bébi egerek figyelemre méltóan hidegtűrőek. Testhőmérsékletük órákra majdnem a fagypontig tud csökkenni, és újra felmelegszik, amikor az anyjuk visszatér.

Kutatásaink arra engednek következtetni, hogy a nagy magasságban élő egerek inkább a növekedésre, mintsem a melegen tartásra tartalékolják az energiafelhasználásukat. A hideg és az alacsony oxigénszint kombinációja azt jelenti, hogy a legtöbb emlősbébi (az embertől a patkányokig) nem tud megfelelően növekedni nagy magasságban.

A szarvasegér azért képes felnőttkoráig fennmaradni nagy magasságban, mert képes lelassítani az anyagcserét és energiát tartalékolni. Mivel ez pontosan az ellenkező stratégiát alkalmazza a felnőtt szarvasegér, munkánk rávilágít arra, hogy mennyire fontos a fiatal állatok tanulmányozása, ha meg akarjuk érteni, hogyan fejlődött egy faj.