Единственное млекопитающее на планете, способное жить на высоте более 6700 метров, обитает в горах Южной Америки. Ученые выяснили, что секрет выживания этих грызунов кроется в том числе в умении питаться ядовитыми растениями, которыми изобилуют высокогорья.
Андийский листоухий хомячок / © IBM animalia.bio, Munib Khanyari
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.
Как именно этим грызунам удается выживать в столь контрастных условиях, 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 доказали ранее с помощью геномного секвенирования 123 особей. Несмотря на колоссальную разницу среды, мыши от побережья до вершин представляют собой практически единую популяцию.
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. Но для мышей, которым приходится греться постоянно, приоритет жира обернулся более надежной стратегией.
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. То есть организм горных мышей эволюционировал в сторону защиты от отравления.
Ученые объяснили это тем, что растения, которые растут на 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.
При этом ответ организма на нехватку кислорода и ответ на токсины устроены так, что мешают друг другу. Они конкурируют за один и тот же белок внутри клеток. Однако при эволюции образовались клетки, которые помогли наладить работу обеих систем одновременно.