Крошечные грызуны выживают там, где даже натренированный альпинист протянет от силы сутки
Международная группа биологов выяснила, как листоухие хомячки Phyllotis vaccarum умудряются жить на высотах до 7 тысяч метров в Андах - там, где атмосферное давление едва дотягивает до половины от уровня моря, температура никогда не поднимается выше нуля, а кормовая база ограничена лишайниками и насекомыми, которых заносит ветром. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Условия хуже, чем в высотном лагере Эвереста
Отправной точкой для исследования послужила находка 2023 года: на склонах андского вулкана Льюльяйльяко (6739 м) зоологи обнаружили мумии этих грызунов возрастом от нескольких десятков до нескольких сотен лет. До того считалось, что млекопитающие физически не могут существовать выше отметки 5500 метров - именно на этой высоте расположены самые высокогорные постоянные поселения людей.
На вершине Льюльяйльяко каждый вдох даёт организму лишь 44% от привычного объёма кислорода. Тренированный альпинист в акклиматизированном состоянии выдерживает подобный режим максимум сутки. Дальше - необратимые физиологические сбои. Хомяки живут в этих условиях постоянно.
Команда под руководством Грэхама Скотта из Университета Макмастера провела пять высокогорных экспедиций и добыла 167 животных с разных высот. Генетический анализ в сочетании с лабораторными экспериментами, имитирующими жёсткий горный холод, позволил разобрать механизмы адаптации буквально по кирпичикам.
Митохондрии вместо гемоглобина
Первое, что удивило учёных: грызуны не используют стандартный высокогорный «лайфхак» - повышенный уровень гемоглобина в крови, на который полагаются яки, ламы и большинство известных горных животных. Вместо этого их мышечные клетки буквально забиты митохондриями.
«Они больше напоминают марафонцев, чем спринтеров», - охарактеризовал ситуацию Скотт. Плотная митохондриальная сеть позволяет непрерывно сжигать бурую жировую ткань, поддерживая и теплообмен, и нужный уровень потребления кислорода одновременно. Это критично: на морозе любая пауза в термогенезе смертельна.
Соавтор работы Грант МакКлелланд уточняет: «Эволюция - сложный процесс. Если животные сталкиваются с по-настоящему жёсткими условиями, им приходится решать сразу несколько задач, а не только самую очевидную». Именно поэтому адаптации хомяков носят комплексный, многоуровневый характер.
Яды, металлы и лишайники на обед
Третий, неожиданный пласт адаптаций не связан ни с кислородом, ни с теплом - он про еду. На экстремальных высотах выбор у грызунов невелик: лишайники с камней, случайные семена и насекомые, которых ветер забрасывает наверх с долин. Значительная часть этого рациона токсична для большинства млекопитающих.
Генетический анализ выявил характерные мутации в генах, ответственных за детоксикацию. Высокогорные хомяки нейтрализуют растительные яды, которые убили бы обычного грызуна. Более того - они устойчивы к тяжёлым металлам, которые в избытке присутствуют в вулканических породах. Это отдельная, нигде прежде не описанная линия адаптации.
- Давление воздуха на вершине Льюльяйльяко - 45 кПа, против 101 кПа на уровне моря
- Температура на высоте никогда не поднимается выше 0°C
- Мумии грызунов датированы от нескольких десятков до нескольких сотен лет
- В ходе экспедиций собрано 167 особей с разных высотных отметок
- Стандартный адаптационный механизм - высокий гемоглобин - у хомяков не обнаружен
Что это меняет
Открытие бьёт сразу по нескольким устоявшимся представлениям. Во-первых, граница выживаемости млекопитающих оказалась куда выше, чем думали. Во-вторых, путей адаптации к экстремальным условиям значительно больше, чем описано в учебниках. В-третьих - и это уже выходит за рамки зоологии - результаты заставляют иначе взглянуть на вопрос о том, где вообще возможна жизнь: как на Земле, так и за её пределами.
Условия на вершинах андских вулканов учёные прямо сравнивают с марсианскими. И если крошечный грызун научился там жить - это повод серьёзно расширить список сред, которые мы считаем безнадёжно непригодными для сложных организмов.
