Mláďata myší se „vypínají“, aby přežila extrémní mrazy na nejvyšších vrcholcích hor

Je začátek roku 2019 a biolog Jay Storz se snaží dýchat. Právě se dostal na vrchol chilské sopky Llullaillaco, která je asi ve třech čtvrtinách výšky Mount Everestu, a hledá pověst.

Tak vysoko je vzduch řídký, takže kyslíku je málo a každý krok je námaha. Storzův kolega Mario Perez Mamani zahlédne mezi skalami pohyb a Storz vyrazí do akce. Úspěšně se chytí a s úsměvem se posadí. V pěsti drží nejvýše žijící zvíře na světě:

Jsem kanadský biolog, který je součástí mezinárodního týmu vědců, k němuž patří i Storz; zkoumáme myši horské, abychom zjistili, jak se zvířata přizpůsobují extrémním podmínkám. Pokud jde o život ve vysokých nadmořských výškách, malí hlodavci a zajícovití (příbuzní králíků) jsou nespornými šampiony ve vysokohorské přírodě od And po Himálaj. Náš studovaný druh, severoamerická jelenovitá myš (Peromyscus maniculatus), se vyskytuje od hladiny moře až po vrcholky nejvyšších Skalistých hor, což jí dává nejširší výškové rozpětí ze všech savců na kontinentu.

Přežití v extrémním prostředí jako mládě

Vrcholky hor patří k nejextrémnějším prostředím na Zemi a na mnoha vrcholcích mrzne po celý rok. Pro malé myši to může být velký problém. Jejich povrch je v poměru k jejich hmotnosti velký, takže rychle ztrácejí teplo.

Většina teplokrevných živočichů, jako jsou ptáci a savci – endotermů – využívá energii z potravy, aby si vytvořila vlastní teplo a zabránila přílišnému poklesu tělesné teploty. Savci používají ke třesu svaly nebo zvláštní druh tuku zvaný hnědá tuková tkáň, který vytváří teplo bez třesu. Jak třesoucí se svaly, tak hnědý tuk potřebují k tvorbě tepla energii a kyslík.

Kyslíku je na vrcholu hory nedostatek, ale vysokohorské myši našly způsob, jak tento problém obejít. Vysokohorské populace severoamerické myši jelení, pocházející ze Skalistých hor a Bílých hor, se vyvinuly tak, aby maximalizovaly produkci tepla. Jejich hnědý tuk a kosterní svalstvo jsou stroje na spalování tuků a jejich specializovaný kardiovaskulární a dýchací systém dodává veškerý potřebný kyslík a palivo. Maximalizace produkce tepla znamená, že dospělá myš má větší šanci přežít na chladném vrcholu hory.

Vytváření tepla pro přežití

Někteří savci se rodí s plně funkčními mechanismy pro tvorbu tepla. U mnoha druhů však tyto systémy dozrávají až po narození. U těchto živočichů – včetně lidí a myší – dozrává nejprve hnědý tuk, který přebírá časnou produkci tepla.

Na úrovni moře se hnědý tuk u mláděte myši vyvíjí přibližně osm dní. Do té doby mláďata neboli mláďata ztrojnásobí svou velikost a začíná jim růst srst. Za další dva krátké týdny budou dostatečně stará, aby mohla opustit domov, ale tyto první týdny jsou zrádné. Vysoké riziko predace a energetické náklady spojené s růstem znamenají, že se dospělosti dožije méně než polovina myších mláďat narozených ve volné přírodě.

Vysokohorské myši si však vyvinuly překvapivou strategii, která jim pomáhá přežít tuto ranou fázi života: nechávají se prochladnout. Náš výzkum zjistil, že systémy produkující teplo vysokohorských jeleních mláďat dospívají ve srovnání s myšmi z nižších nadmořských výšek pomalu. Když jsme zkoumali geny zodpovědné za tyto vlastnosti, zjistili jsme, že jak v hnědém tuku, tak v kosterní svalovině jsou metabolické dráhy spojené s produkcí tepla u vysokohorských mláďat, která se musí spoléhat na teplo svých matek, vypnuty.

Matky hlodavců sedí na svých mláďatech, když je kojí, a udržují je tak v příjemném teple. Pokud mláďata nemohou produkovat vlastní teplo, jejich tělesná teplota pomalu klesá, kdykoli je matka pryč.

Tolerance chladu

Člověk se podchladí, pokud teplota našeho těla klesne o 2 C, takže se to může zdát nebezpečné. Ale myší mláďata jsou pozoruhodně tolerantní k chladu. Jejich tělesná teplota může na několik hodin klesnout téměř k bodu mrazu a po návratu matky se opět zahřeje.

Náš výzkum nás vede k domněnce, že vysokohorské myši šetří spotřebu energie spíše na růst než na udržení tepla. Kombinace chladu a nízkého obsahu kyslíku znamená, že většina savčích mláďat (od lidí po potkany) nemůže ve vysokých nadmořských výškách správně růst.

Myš jelení je schopna přežít do dospělosti ve vysokých nadmořských výškách díky své schopnosti zpomalit metabolickou aktivitu a šetřit energii. Protože se jedná o přesně opačnou strategii, kterou používají dospělé jelení myši, naše práce zdůrazňuje, jak důležité je studovat mladá zvířata, pokud chceme pochopit, jak se daný druh vyvinul.