Детеныши мышей «отключаются», чтобы выжить в экстремальном холоде на горных вершинах

Биолог Джей Шторц и его коллеги обнаружили на вершине вулкана Льюльяйльяко в Чили (около 6700 м) желтозадую листоухую мышь (Phyllotis xanthopygus rupestris) — самое высокоживущее животное в мире.

Международная команда ученых, включая канадских биологов, изучает мышей, обитающих на горных вершинах, чтобы понять адаптацию к экстремальным условиям. Мелкие грызуны и зайцеобразные — чемпионы по высотному обитанию от Анд до Гималаев. Североамериканская оленья мышь (Peromyscus maniculatus) имеет самый широкий высотный диапазон среди млекопитающих континента — от уровня моря до вершин Скалистых гор.

Выживание в экстремальной среде в раннем возрасте

На горных вершинах холодно круглый год. Мелкие мыши быстро теряют тепло из-за большого отношения площади поверхности к массе. Эндотермы (птицы и млекопитающие) используют энергию пищи для выработки тепла. Мыши используют дрожь мышц или особый бурый жир (коричневую жировую ткань), которому для термогенеза нужны энергия и кислород. Кислорода на высоте мало.

Высокогорные популяции оленьей мыши эволюционировали, чтобы максимизировать выработку тепла. Их бурый жир и скелетные мышцы эффективно сжигают жир, а специализированные сердечно-сосудистая и дыхательная системы доставляют кислород и топливо. Это помогает взрослым особям выживать в холоде.

Стратегия детенышей

У многих видов, включая людей и мышей, системы термогенеза созревают после рождения. Первым созревает бурый жир. У мышей на уровне моря это занимает около 8 дней. К этому времени детеныши утраиваются в размере и начинают обрастать шерстью. В дикой природе до взрослого состояния доживает менее половины родившихся мышат.

Высокогорные мыши выработали удивительную стратегию для выживания на раннем этапе: они позволяют себе охлаждаться. Исследование показало, что системы теплопродукции у детенышей высокогорных мышей созревают медленнее, чем у мышей с меньших высот. Гены и метаболические пути, связанные с выработкой тепла, в буром жире и скелетных мышцах были «выключены». Детеныши полагались на тепло матери.

Матери-грызуны согревают детенышей, сидя на них во время кормления. Если детеныши не могут вырабатывать собственное тепло, их температура тела медленно падает, когда мать уходит.

Холодоустойчивость

Детеныши мышей обладают замечательной холодоустойчивостью. Их температура тела может опускаться почти до точки замерзания на несколько часов, а затем снова повышаться, когда возвращается мать.

Исследование позволяет предположить, что высокогорные мыши сохраняют энергию для роста, а не для поддержания тепла. Комбинация холода и низкого содержания кислорода обычно препятствует нормальному росту детенышей млекопитающих на большой высоте.

Оленья мышь способна выжить и достичь зрелости на высоте благодаря способности замедлять метаболическую активность и экономить энергию в раннем возрасте. Поскольку это противоположная стратегия по сравнению со взрослыми особями, работа подчеркивает важность изучения молодых животных для понимания эволюции вида.