Андийский листоухий хомячок (Phyllotis vaccarum) — единственное млекопитающее, способное жить на высоте более 6700 метров над уровнем моря, где парциальное давление кислорода составляет лишь 44% от нормы, а температуры почти постоянно держатся ниже нуля. Тот же вид населяет и пустынное побережье на уровне моря, обладая самым широким высотным диапазоном среди всех млекопитающих планеты.
Загадка единой популяции
Как именно этим грызунам удается выживать в столь контрастных условиях, долгое время оставалось неизвестным. Ранее изучение высокогорной адаптации млекопитающих почти всегда фокусировалось на физиологических механизмах борьбы с гипоксией. Однако никто прежде не работал с видом, у которого перепад высот превышает 6700 метров и который при этом демонстрирует низкую генетическую разницу между популяциями с разных высот. Этот факт был доказан с помощью геномного секвенирования 123 особей. Несмотря на колоссальную разницу среды обитания, мыши от побережья до горных вершин представляют собой практически единую популяцию.
Эксперимент в лабораторных условиях
Ученые из США провели эксперимент, в котором мышей из высокогорных (выше 5000 метров) и равнинных (ниже 3250 метров) популяций, а также представителей близкого равнинного вида Phyllotis darwini содержали в идентичных лабораторных условиях, после чего измеряли их состояния при имитации высот до 7000 метров. Результаты исследования опубликовал журнал Science.
Эксперименты показали, что на холоде и при нехватке кислорода горные мыши сохраняют способность вырабатывать тепло заметно дольше равнинных. Секрет оказался в мышцах, отвечающих за дрожь. Их клетки эффективнее использовали кислород и в качестве топлива сжигали не углеводы, а жиры. Это противоречит существовавшей ранее гипотезе о том, что в горах выгоднее углеводный обмен. Однако для мышей, которым приходится греться постоянно, приоритет жира обернулся более надежной и устойчивой стратегией выживания.
Эволюция защиты от ядов
Вместе с этим выяснилось, что естественный отбор у высокогорных особей сильнее всего действовал не на гены, связанные с дыханием или кровообращением, а на гены, которые отвечают за обезвреживание ядов. Это означает, что организм горных мышей эволюционировал прежде всего в сторону защиты от отравления.
Ученые объяснили это тем, что растения, которые растут на большой высоте, сильно отличаются от прибрежных. Многие из них ядовиты, и более ранние исследования подтвердили, что мыши действительно питаются этой токсичной зеленью, поскольку другого корма там просто нет. Чтобы минимизировать токсичный эффект, печени приходится активнее вырабатывать белки-обезвреживатели, в частности группу ферментов глутатион-S-трансферазы.
Две системы работают вместе
При этом ответ организма на нехватку кислорода и ответ на токсины устроены так, что в норме мешают друг другу. Они конкурируют за один и тот же белок внутри клеток. Однако в ходе эволюции у горных мышей образовались клеточные механизмы, которые помогли наладить работу обеих систем одновременно. Это открытие открывает новые горизонты в понимании того, как живые организмы приспосабливаются к самым экстремальным условиям на планете.
Источник: naked-science.ru
