Ratos bebés ‘fechados’ para sobreviverem ao frio extremo nos cumes das montanhas mais altas

É início de 2019, e o biólogo Jay Storz está a lutar para respirar. Ele acaba de chegar ao topo do Llullaillaco, um vulcão chileno cerca de três quartos da altura do Monte Evereste, em busca de um boato.

Acima desta altura, o ar é fino, por isso não há muito oxigénio e cada passo é um esforço. O colega do Storz, Mario Perez Mamani, mancha movimento entre as rochas e o Storz entra em acção. Ele agarra com sucesso e senta-se, sorrindo. Em seu punho está o animal mais alto do mundo: Um rato de orelhas amarelas (Phyllotis xanthopygus rupestris).

Sou um biólogo canadiano que faz parte de uma equipa internacional de cientistas que inclui o Storz; estudamos ratos do topo da montanha para aprender como os animais se adaptam a ambientes extremos. Quando se trata de viver a vida alta, pequenos roedores e lagomorfos (parentes de coelhos) são os campeões indiscutíveis de altitude dos Andes até os Himalaias. Nossa espécie de estudo, o rato veado norte-americano (Peromyscus maniculatus), é encontrado desde o nível do mar até o cume das Montanhas Rochosas mais altas, dando-lhe a mais ampla faixa altitudinal de qualquer mamífero do continente.

Survivendo a ambientes extremos como um filhote

Os topos das montanhas são alguns dos ambientes mais extremos da Terra, e muitos cumes estão gelados durante todo o ano. Para ratos pequenos, isto pode ser um grande problema. A sua superfície é grande em relação à sua massa, por isso perdem calor rapidamente.

A maioria dos animais de sangue quente como aves e mamíferos – endotérmicos – utilizam a energia dos alimentos para fazer o seu próprio calor e evitar que a temperatura do seu corpo desça demasiado. Os mamíferos usam músculo para tremer ou um tipo especial de gordura chamada tecido adiposo marrom que faz calor sem tremer. Tanto o músculo que treme como a gordura castanha precisam de energia e oxigénio para fazer calor.

O oxigénio está em falta no topo de uma montanha, mas os ratos de alta altitude encontraram uma forma de contornar este problema. As populações de cervos da América do Norte, nativos das Montanhas Rochosas e das Montanhas Brancas, têm evoluído para maximizar a produção de calor. Sua gordura marrom e músculo esquelético são máquinas de queima de gordura, e seus sistemas cardiovasculares e respiratórios especializados fornecem todo o oxigênio e combustível necessários. Maximizar a produção de calor significa que um rato adulto tem mais probabilidade de sobreviver no topo da montanha fria.

Gerar calor para sobreviver

Alguns mamíferos nascem com mecanismos geradores de calor totalmente funcionais. Mas para muitas espécies, estes sistemas amadurecem após o nascimento. Nestes animais – incluindo humanos e ratos – a gordura marrom amadurece primeiro e assume a produção precoce de calor.

Ao nível do mar, a gordura castanha de um rato bebé demora cerca de oito dias a desenvolver-se. A essa altura, os bebés, ou cachorros, já triplicaram de tamanho e começam a crescer pêlo. Em mais duas curtas semanas, eles terão idade suficiente para sair de casa, mas estas primeiras semanas são traiçoeiras. O alto risco de predação e os custos energéticos do crescimento significam menos da metade dos ratos bebés nascidos na natureza chegam à idade adulta.

Mas os ratos de alta altitude desenvolveram uma estratégia surpreendente para ajudar a sobreviver a esta fase inicial da vida: eles deixam-se arrefecer. Nossa pesquisa descobriu que os sistemas de produção de calor de filhotes de cervos de alta altitude amadurecem lentamente em comparação com os ratos de altitudes mais baixas. Quando olhamos para os genes responsáveis por estas características, descobrimos que tanto na gordura marrom quanto no músculo esquelético, as vias metabólicas associadas à produção de calor foram desligadas em filhotes de rato cervo de alta altitude, que tinham que contar com suas mães para o calor.

As mães roedoras sentar-se-ão nos seus filhotes enquanto amamentam, mantendo-os bonitos e tostados. Se os filhotes não conseguem produzir seu próprio calor, a temperatura do corpo deles cairá lentamente sempre que a mãe estiver longe.

Tolerância para o frio

Humanos ficam hipotérmicos se nosso corpo cair 2 C, então isto pode parecer perigoso. Mas os ratos bebés são notavelmente tolerantes ao frio. A temperatura corporal deles pode cair quase a congelar durante horas, aquecendo novamente quando a mãe deles volta.

A nossa pesquisa nos leva a acreditar que ratos de alta altitude conservam seu uso de energia para crescer, ao invés de se manterem quentes. A combinação de frio e baixo oxigênio significa que a maioria dos mamíferos bebês (de humanos a ratos) não podem crescer adequadamente em alta altitude.

O rato veado é capaz de sobreviver até a idade adulta em altas altitudes, devido à sua capacidade de diminuir a atividade metabólica e conservar energia. Como esta é exatamente a estratégia oposta utilizada pelos ratos cervos adultos, nosso trabalho destaca a importância de estudar animais jovens se quisermos entender como uma espécie evoluiu.