Мыши-экстремалы: как грызуны выживают на высоте 6700 метров, поедая ядовитые растения

Исследователи 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 состояние при имитации высот до 7000 метров. Результаты опубликовал журнал Science.

Жиры вместо углеводов

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 гипотезе о том, что в горах выгоднее углеводный обмен. Для мышей, вынужденных постоянно греться, приоритет жира оказался более надежной стратегией.

Защита от ядов — ключевая эволюционная адаптация

Вместе с этим выяснилось, что естественный отбор у высокогорных особей сильнее всего действовал не на гены, связанные с дыханием или кровообращением, а на гены, отвечающие за обезвреживание ядов. Организм горных мышей эволюционировал в сторону защиты от отравления.

Ученые объяснили это тем, что растения, растущие 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.

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 в ходе эволюции образовались клетки, которые помогли наладить работу обеих систем одновременно. Ранее выживание в горах рассматривали почти исключительно через призму физиологической адаптации к гипоксии, но данный вид, у которого перепад высот превышает 6700 метров, продемонстрировал иной путь.

Примечательно, что несмотря на колоссальную разницу сред, геномное секвенирование 123 особей показало: мыши от побережья до вершин представляют собой практически единую популяцию. Низкая генетическая разница между популяциями с разных высот указывает на то, что адаптационные механизмы не закреплены на уровне генетических различий между группами, а реализуются на физиологическом уровне.