Puii de șoareci „se închid” pentru a supraviețui frigului extrem pe cele mai înalte vârfuri de munte

Este începutul anului 2019, iar biologul Jay Storz se chinuie să respire. Tocmai a ajuns în vârful Llullaillaco, un vulcan chilian cu o înălțime de aproximativ trei sferturi din cea a Muntelui Everest, în căutarea unui zvon.

La această înălțime, aerul este rarefiat, așa că nu există prea mult oxigen și fiecare pas este un efort. Colegul lui Storz, Mario Perez Mamani, observă mișcare printre stânci și Storz intră în acțiune. Reușește să se agațe și se așează pe spate, zâmbind. În pumnul său se află cel mai înalt animal care trăiește în lume: Un șoarece cu frunză galbenă (Phyllotis xanthopygus rupestris).

Sunt un biolog canadian care face parte dintr-o echipă internațională de oameni de știință care îl include pe Storz; studiem șoarecii din vârful munților pentru a afla cum se adaptează animalele la medii extreme. Când vine vorba de a trăi viața la înălțime, micile rozătoare și lagomorfele (rude ale iepurilor) sunt campionii incontestabili la mare altitudine, din Anzi până în Himalaya. Specia studiată de noi, șoarecele cerb nord-american (Peromyscus maniculatus), se găsește de la nivelul mării până în vârful celor mai înalți Munți Stâncoși, ceea ce îi conferă cea mai largă arie altitudinală dintre toate mamiferele de pe continent.

Supraviețuirea în medii extreme în calitate de pui

Vârfurile munților sunt unele dintre cele mai extreme medii de pe Pământ, iar multe vârfuri sunt înghețate de frig pe tot parcursul anului. Pentru șoarecii mici, acest lucru poate fi o mare problemă. Suprafața lor este mare în raport cu masa lor, așa că pierd rapid căldura.

Majoritatea animalelor cu sânge cald, cum ar fi păsările și mamiferele – endoterme – folosesc energia din hrană pentru a-și produce propria căldură și pentru a preveni ca temperatura corpului lor să scadă prea mult. Mamiferele folosesc mușchii pentru a tremura sau un tip special de grăsime numit țesut adipos brun care produce căldură fără a tremura. Atât mușchii care tremură, cât și grăsimea brună au nevoie de energie și oxigen pentru a produce căldură.

Oxigenul este în lipsă pe un vârf de munte, dar șoarecii de mare altitudine au găsit o modalitate de a ocoli această problemă. Populațiile montane de șoarece de cerb nord-american, originar din Munții Stâncoși și Munții Albi, au evoluat pentru a maximiza producția de căldură. Grăsimea lor brună și mușchii lor scheletici sunt mașini de ardere a grăsimilor, iar sistemele lor cardiovasculare și respiratorii specializate furnizează tot oxigenul și combustibilul necesar. Maximizarea producției de căldură înseamnă că un șoarece adult are mai multe șanse să supraviețuiască pe vârful rece al muntelui.

Generarea căldurii pentru supraviețuire

Câteva mamifere se nasc cu mecanisme de generare a căldurii complet funcționale. Dar pentru multe specii, aceste sisteme se maturizează după naștere. La aceste animale – inclusiv la oameni și șoareci – grăsimea brună se maturizează prima și preia producția timpurie de căldură.

La nivelul mării, grăsimea brună a unui pui de șoarece are nevoie de aproximativ opt zile pentru a se dezvolta. Până în acel moment, puii, sau cățeii, și-au triplat dimensiunea și încep să le crească blana. În alte două săptămâni scurte, vor fi suficient de mari pentru a pleca de acasă, dar aceste prime săptămâni sunt înșelătoare. Riscul ridicat de prădători și costurile energetice ale creșterii înseamnă că mai puțin de jumătate dintre puii de șoareci născuți în sălbăticie ajung la vârsta adultă.

Dar șoarecii de mare altitudine au evoluat o strategie surprinzătoare pentru a ajuta la supraviețuirea acestei etape timpurii a vieții: ei se lasă să le fie frig. Cercetările noastre au descoperit că sistemele de producere a căldurii ale puilor de șoarece de cerb de altitudine înaltă se maturizează încet în comparație cu șoarecii de la altitudini mai mici. Când am analizat genele responsabile pentru aceste trăsături, am descoperit că atât în grăsimea brună, cât și în mușchiul scheletic, căile metabolice asociate cu producția de căldură au fost dezactivate la puii de șoarece de cerb de mare altitudine, care au trebuit să se bazeze pe mamele lor pentru căldură.

Mamele rozătoare se vor așeza pe puii lor în timp ce aceștia alăptează, menținându-i calzi și bine încălziți. Dacă puii nu-și pot produce propria căldură, temperatura corpului lor va scădea încet ori de câte ori mama este plecată.

Toleranța la frig

Oamenii fac hipotermie dacă temperatura corpului nostru scade cu 2 C, așa că acest lucru poate părea periculos. Dar puii de șoareci sunt remarcabil de toleranți la frig. Temperatura corpului lor poate scădea aproape până la îngheț timp de câteva ore, încălzindu-se din nou atunci când mama lor se întoarce.

Cercetarea noastră ne face să credem că șoarecii de mare altitudine își conservă consumul de energie pentru a crește, mai degrabă decât pentru a se încălzi. Combinația dintre frig și oxigenul scăzut înseamnă că cei mai mulți pui de mamifere (de la oameni la șobolani) nu pot crește corespunzător la altitudini mari.

Șoarecele cerb este capabil să supraviețuiască până la vârsta adultă la altitudini mari datorită capacității sale de a încetini activitatea metabolică și de a conserva energia. Deoarece aceasta este exact strategia opusă folosită de șoarecii cerb adulți, lucrarea noastră evidențiază cât de important este să studiem animalele tinere dacă vrem să înțelegem cum a evoluat o specie.

.