Wydry spalają kalorie w tempie trzykrotnie szybszym niż przewidywano dla stworzenia ich wielkości. Tempo, w jakim ich ciała zużywają energię (kalorie), określa ich metabolizm. W takim tempie działają ich komórki i tkanki. Przecieki w częściach komórek mięśniowych wytwarzających energię pomagają wyjaśnić, co się dzieje.
Odkrycie pokazuje, jak wydry radzą sobie z utrzymaniem ciepła na morzu. Może dotyczyć także innych ssaków morskich.
W rzeczywistości, mówi Terrie Williams, „Może to zmienić grę, jeśli chodzi o to, jak myślimy o ewolucji wszystkich ssaków morskich”. Williams pracuje na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. Choć zajmuje się badaniem wpływu środowiska na organizmy organizmów, nie brała udziału w opisywanych tu badaniach.
Aby mieszkać w zimnych oceanach, ssaki musiały wypracować sposoby regulowania temperatury ciała podczas chłodu. „Dla mnie” – mówi Williams o nowym odkryciu – „jest to prawdopodobnie jeden z najwyraźniejszych dowodów mówiących:„ Oto jak to zrobili ”.
Ssaki morskie, takie jak foki i lwy morskie, często mają wysoki metabolizm, aby poradzić sobie z zimną wodą. Ale te stworzenia również polegają na dużych ciałach i tranu, aby zachować ciepło. Z kolei wydry morskie to najmniejsze ssaki w oceanie. Smukłe i zwarte, kołyszą się na morzu jak futrzane beczki na falach. Mają najgęstsze futro na świecie. Ale to super izolujące futro nie może w pełni zapobiec utracie zbyt dużej ilości ciepła. To dlatego, że woda przenosi ciepło ponad 22 razy lepiej niż powietrze. A małe ciała mają większą powierzchnię w porównaniu do ich masy. Oznacza to, że szybciej tracą ciepło, nawet gdy są pokryte puchem.
„Bycie małym ssakiem morskim w zimnych wodach stanowi prawdziwe wyzwanie termiczne” – mówi Traver Wright. Jeden z autorów nowego badania, fizjolog porównawczy. Pracuje na Texas A&M University w College Station.
Utrzymywanie ciepła
Naukowcy wiedzieli już, że wydry morskie mają ekstremalny metabolizm. Pomaga im utrzymać temperaturę ciała, która wynosi średnio 37 ° Celsjusza. Metabolizm opisuje procesy chemiczne w komórkach, które podtrzymują życie. Obejmuje to sposób przekształcania żywności w energię. Wydry spalają pokarm trzy razy szybciej niż można by się spodziewać u ssaków ich rozmiarów. Muszą codziennie spożywać jedną czwartą swojej masy ciała w pożywieniu. Ale naukowcy nie zrozumieli ich „przyspieszonego metabolizmu do wytwarzania ciepła”, mówi Wright – przynajmniej nie na poziomie komórek.
Mięśnie szkieletowe stanowią aż połowę masy ciała większości ssaków. Wpływa więc na cały metabolizm ich organizmu. Grupa Wrighta szukała źródła ciepła w mięśniach wydr. Naukowcy pobrali próbki mięśni od 21 wydr żyjących w niewoli i dzikich. Niektóre były niemowlętami; inne dorosłymi osobnikami. Następnie naukowcy zmierzyli, ile tlenu zużywały ich komórki mięśniowe podczas wykonywania różnych zadań.
Zużycie tlenu jest jednym ze wskaźników tego, ile wytwarzają ogniwa cieplnego. Naukowcy porównali tempo zużycia tlenu u wydr z tym, co obserwuje się u innych zwierząt. Spojrzeli na ludzi, słonie morskie, a nawet psy zaprzęgowe Iditarod. (Iditarod to bardzo długi wyścig psów na Alasce.)
Mitochondria to struktury generujące energię w komórkach. Nieszczelności w nich wytwarzają dodatkowe ciepło. I to wyjaśnia ekstremalny metabolizm wydr morskich, podają naukowcy. Struktury te pompują protony przez ich wewnętrzną błonę, aby magazynować energię, którą można wykorzystać do zasilania komórki gospodarza. Ale jeśli protony przeciekają z powrotem przez membranę, zanim zostaną użyte do pracy, energia ta jest tracona w postaci ciepła.
Wydry muszą wtedy jeść więcej jedzenia, aby uzupełnić utraconą energię. To przyspiesza ich metabolizm.
Nadal wiele do nauczenia
Inne ssaki również mogą wytwarzać w ten sposób ciepło. Ale wydry morskie są w tym znacznie lepsze niż większość. Te wycieki energii odpowiadają za około cztery dziesiąte całkowitego zużycia tlenu w komórkach mięśniowych wydry. To więcej niż w przypadku jakiegokolwiek innego ssaka, z wyjątkiem bardzo małych myszy. Wytwarzanie ciepła przez nieszczelne mitochondria pomaga wydrom czuć się komfortowo w wodach Oceanu Spokojnego o temperaturze 0°C (32°F). „Ta wiadomość o tym, co się dzieje jest głośna, wyraźna i po prostu genialna” – mówi Williams.
Wysoki wskaźnik wycieku u wydr morskich prawdopodobnie nie jest wysoki przez cały czas, mówi Wright. Ale komórki wydr mogą prawdopodobnie zwiększyć ich nieszczelność, gdy muszą wytworzyć więcej ciepła. Naukowcy nie wiedzą jeszcze, w jaki sposób komórki wydry zmieniają ten proces w górę i w dół.
Wydry niemowlęce nie mają jeszcze wystarczającej masy mięśniowej, aby te przecieki ogrzały całe ich ciała. Ale ich komórki mięśniowe wytwarzają ciepło w tempie dorosłym. To pokazuje, że ta strategia ucieczki energii zaczyna się wcześnie. Zespół odkrył również podobny wyciek energii u wydr dzikich i żyjących w niewoli. Sugeruje to, że te przecieki są „siłą napędową” metabolizmu wydr, mówi Wright.
Nie jest jeszcze jasne, czy wydry dziedziczą tę cechę, mówi Wright, „czy jest to coś, co szybko pojawia się po urodzeniu”.
Znalezienie komórkowego źródła podrasowanego metabolizmu wydr morskich może pomóc naukowcom zrozumieć, jak inne ssaki morskie radzą sobie z lodowatą wodą. Może też pomóc im lepiej zrozumieć, w jaki sposób ich przodkowie po raz pierwszy ewoluowali, by żyć i rozwijać się w morzach.
