Млекопитающие обитают в самых разных условиях на Земле, но лишь немногие из них способны выживать в суровом климате с низким содержанием кислорода и отрицательными температурами, характерными для высокогорных районов. Благодаря недавнему открытию вида мышей, способных выживать на высоте более 6000 метров над уровнем моря, профессор Университета Оклахомы Наим М. Баутиста пытается выяснить, как эти грызуны адаптировали свою физиологию к таким условиям.
Он является одним из соавторов исследования, опубликованного в журнале Science. Известно, что этот вид обитает на северном побережье Чили до Анд в Аргентине. В настоящее время это самые высокогорные млекопитающие, известные исследователям, поскольку они обитают на таких высотах, где уровень кислорода настолько низок, что даже хорошо подготовленные и акклиматизированные альпинисты могут продержаться там только один день.
В 2020 году ученые отправились в Анды, чтобы собрать этих мышей для изучения. В ходе исследования изучались как высокогорные представители вида, так и мыши, обитающие на уровне моря, а также моделировалось влияние разной высоты над уровнем моря на обе группы.
«Мы сосредоточились на физиологических измерениях, связанных со способностью организма вырабатывать тепло, — сказал Баутиста. — Мы хотели понять, как эти животные могут там существовать, как они переносят низкий уровень кислорода и холодовой стресс, как дышат, как работает их гемоглобин и насколько насыщена кислородом их кровь. Мы хотели узнать об этих животных все».
Среди открытий, сделанных исследователями, — обнаружение у мышей, собранных на больших высотах, двух очевидных местных адаптаций, отличающих их от сородичей, обитающих на более низких высотах. Одна из них — способность генерировать больше тепла за счет дрожи скелетных мышц, что является важным качеством для жизни в таких холодных условиях. Вторая — неожиданная адаптация к окружающей среде: «У этих мышей есть гены, которые позволяют им перерабатывать токсины растительного происхождения», — говорит Баутиста. Это означает, что отбор, связанный с высотой над уровнем моря, во многом обусловлен ранее не изученными аспектами их пищевой экологии.
Еще одно важное открытие заключается в том, что популяции андских листоухих мышей, обитающие на разных высотах, демонстрируют очень слабую генетическую дифференциацию. «Вместо того чтобы быть несколькими генетически дифференцированными субпопуляциями одного вида, весь вид ведет себя как одна большая популяция», — говорит Баутиста.
Из-за отсутствия генетической дифференциации характерным для популяции различиям в признаках сложно развиваться, поскольку варианты генов, дающие локальные преимущества, должны конкурировать с другими вариантами генов. Но поскольку у горных мышей развились физиологические особенности, отличающие их от равнинных, давление естественного отбора в пользу высокогорных признаков достаточно сильное, чтобы нейтрализовать гомогенизирующий эффект потока генов из равнинных популяций.
Несмотря на то, что результаты исследования уже опубликованы, Баутиста и его команда продолжают изучать Анды. Они планируют отправиться на восточную, аргентинскую, сторону горного региона, чтобы исследовать другие популяции листоухих мышей и мелких млекопитающих. Ученые хотят выяснить, являются ли сделанные наблюдения частью более масштабной закономерности, затрагивающей другие виды.
Баутиста добавляет, что исследование заставляет задуматься: «С физиологической точки зрения, чем меньше организм, тем легче ему терять тепло. Если подумать о высокогорных районах, где нет кислорода, очень холодно и практически нет пищи, то почему там обитают эти животные?»
