Международная команда ученых раскрыла секреты высокогорных хомяков, обитающих в Андах на высотах, где, как считалось ранее, жизнь млекопитающих невозможна. Митохондрии в клетках, ядовитая пища, особые гены позволяют грызунам выживать на высотах до 7 тыс. метров, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

В 2023 году зоологи обнаружили на склонах высокогорных вулканов в Андах, высота которых превышает 6 тыс. метров, мумии листоухих хомячков Phyllotis vaccarum. Установлено, что их возраст составлял от десятков до нескольких сотен лет. Долгое время считалось, что млекопитающие не способны жить на высотах более 5500 метров — на таких отметках на Земле встречаются самые высокогорные поселения человека. Однако открытие популяции хомяков, обитающих на столь больших высотах, заставило зоологов пересмотреть свои представления.

Эти условия, по словам ученых, больше напоминают марсианские. Так, на вершине вулкана Льюльяйльяко высотой 6739 метров температура не поднимается выше нуля градусов, а давление воздуха составляет всего 45 кПа. Это означает, что при каждом вдохе организм получает лишь 44% от объема кислорода, получаемого на уровне моря. Хорошо тренированные, прошедшие акклиматизацию спортсмены способны выдерживать такой уровень гипоксии при восхождении максимум сутки. Более длительное выживание человека на таких высотах невозможно.

Теперь же ученые под руководством Грэхама Скотта из Университета Макмастера (Канада) смогли определить адаптационные механизмы грызунов, позволяющие им выживать в таких экстремальных условиях.

В ходе пяти высокогорных экспедиций члены международной команды ученых смогли добыть 167 животных, обитающих как на больших, так и на малых высотах над уровнем моря. Генетический анализ животных с разных высот, а также лабораторные эксперименты, имитирующие низкие температуры, помогли определить весь набор адаптационных механизмов.

«Эволюция — сложный процесс, — пояснил соавтор исследования Грант МакКлелланд. — Если животные сталкиваются с действительно сложными условиями, им приходится справляться со множеством трудностей, а не только с самыми очевидными».

Jay Storz

Выяснилось, что живущие в высокогорьях грызуны лучше приспособлены к поддержанию температуры тела и уровня кислорода в крови.

При этом ученые не нашли в организмах хомяков тех адаптационных механизмов, на которые полагаются другие известные в высокогорьях животные, например, повышенный уровень гемоглобина в крови.

На клеточном уровне их ткани напоминают мышцы атлетов.

«Они больше напоминают марафонцев, чем спринтеров, — пояснил Скотт. — Клетки их мышц напичканы митохондриями, которые позволяют им дольше поддерживать выделение тепла».

Эта же особенность позволяет животным поддерживать и более высокий уровень потребления кислорода, что является критичным для выделения тепла в условиях отрицательных температур. Высокогорные животные больше полагаются на сжигание бурой жировой ткани, важного источника энергии для мышц, отвечающих за дрожание, и тканей, отвечающих за выделение тепла.

Однако еще одно открытие оказалось не связано ни с кислородом, ни с низкими температурами. Добывание пищи на таких экстремальных высотах — настоящая проблема. По этой причине в рацион грызунов входят такие необычные и неожиданные ингредиенты, как лишайники — симбиотические организмы на поверхности камней, а также семена растений и насекомые, заносимые на большие высоты ветром.

Генетический анализ выявил характерные изменения в генах, отвечающих за усвоение пищи и способность нейтрализовывать растительные вещества, ядовитые для других животных. Эта особенность позволяет грызунам не только нейтрализовывать яды в растительной и животной пище, но и оставаться невосприимчивыми к тяжелым металлам, присутствующим в составе вулканических пород.

Изучение этих выносливых животных позволило вновь задаться вопросом о том, в каких экстремальных средах на Земле может существовать жизнь, уверены ученые.