На границе с Чили: ушастая мышь Анд — млекопитающее, обладающее секретом выживания на высоте более 6000 метров

МАДРИД. — На вершине вулкана Льюльяйяко, расположенного на границе Чили и Аргентины, нет ничего, кроме скал, льда и снега. Белый и бесплодный пейзаж кажется лишенным каких-либо признаков жизни. Когда физиолог-эволюционист Джей Сторц достиг вершины, он уже несколько месяцев занимался поиском сюжета для своей статьи. Некоторые альпинисты рассказали ему, что на вершине второго по высоте действующего вулкана в мире они видели маленькую ушастую мышь. Это означало, что она обитала на самой экстремальной высоте, на которой до того момента удавалось зафиксировать присутствие млекопитающего: выше 6000 метров. «Когда я поймал первую мышь, я не мог в это поверить», — вспоминает американец. Он рассказывает, что его исследование началось в 2019 году, во время академического отпуска, который Джей Сторц проводил в Аргентине. Некоторые альпинисты рассказали ему о слухах, циркулировавших в этом районе. Они утверждали, что видели на вершине мышей, которые, обнаружив присутствие человека, быстро исчезали в щелях между скалами и льдом. «Эти новости меня заинтриговали», — вспоминает эволюционный биолог из Университета Небраски. Год спустя он совместно с аргентинским маммологом Гильермо Д’Элиа организовал научную экспедицию, чтобы пройти по вулкану Льюльяйяко от подножия до вершины. «В состав команды входил боливийский гид Марио Перес Мамани, который хорошо знал гору и ранее замечал этих маленьких грызунов. «Это было настоящее логистическое безумие», — резюмирует Д’Элия, исследователь из Университета Аустрал в Чили. «Пришлось несколько дней акклиматизироваться, нанять опытных альпинистов, получить разрешения и финансирование», — отмечает он. «В ходе той первой экспедиции они поймали живой экземпляр на высоте 6739 метров — это абсолютный рекорд высоты для млекопитающего. „Мышь!“, — воскликнул Шторц, обращаясь к Мамани. Несмотря на то что он был измотан и ошеломлён высотой, биолог сумел поймать её собственными руками. «Затем последовали другие экспедиции, в том числе одна, финансируемая National Geographic, которые позволили исследовать другие вулканы Альтиплано и собрать 167 полных геномов животных, обитающих от побережья Тихого океана до вершин Анд. «Эта работа заняла годы», — комментирует Д’Элия. Цель состояла в том, чтобы выяснить, как млекопитающее умудряется выживать в месте, где крайний холод и нехватка кислорода превращают любую деятельность в физиологический вызов. Ответ, ставший результатом пяти лет экспедиций, экспериментов и генетических анализов, публикуется в этот четверг в престижном журнале Science. «Phyllotis vaccarum, андская ушастая мышь, принадлежит к роду грызунов, предки которых прибыли в Южную Америку более трёх миллионов лет назад, когда континент окончательно соединился с Северной Америкой». На вершинах, где её видели, нет ни деревьев, ни лугов, ни еды, ни укрытия. Только вулканическая порода, лёд и постоянный ветер, затрудняющий даже человеческое дыхание. Атмосферное давление настолько низкое, что содержание кислорода составляет всего 44 % от уровня на уровне моря. «Невозможно переоценить, насколько враждебна эта среда», — подчеркивает Шторц. «Каждый раз, когда я поднимаюсь на вершину такой горы, я думаю, что просто невероятно, что там живут животные». «Исследователи доставили особей, пойманных как на вершинах, так и на чилийском побережье, в лабораторию физиолога Пабло Сабата в Чилийском университете. Там они сравнили их работоспособность в условиях, воспроизводящих экстремальную гипоксию, характерную для больших высот». «Мы хотели проверить, развили ли они особые физиологические способности, позволяющие выдерживать нехватку кислорода», — объясняет Шторц. Они обнаружили, что особи, пойманные на вершинах, сохраняли значительно более высокую аэробную способность, чем особи, пойманные на уровне моря. Другими словами, они продолжали вырабатывать энергию даже при недостатке кислорода. «Их исследования также показали, что большая часть этого преимущества заключалась в работе мышц. «Мы наблюдали изменения в их метаболизме, которые усиливают термогенез за счёт озноба», — объясняет Шторц. Этот механизм позволяет вырабатывать тепло посредством непроизвольного сокращения мышц. «Горные мыши способны поддерживать постоянную температуру тела даже в условиях гипоксии, эквивалентной той, что наблюдается на высоте 6 700 метров», — поясняет исследователь. «Это открытие противоречит традиционным объяснениям, которые обычно приводятся для понимания адаптации к большим высотам. Будь то пламя, андские гуси или даже некоторые группы населения в Гималаях, адаптация обычно сопровождается изменениями в гемоглобине — белке, отвечающем за перенос кислорода в крови. Однако у этого маленького грызуна дело обстоит иначе. «Это стало неожиданностью», — признает Шторц. Гемоглобин у мышей, обитающих на высокогорье, и у мышей, живущих на уровне моря, оказался одинаковым». Помимо изучения физиологии, команда секвенировала полный геном особей, рассеянных по всему ареалу обитания вида. «Мы ожидали, что популяции будут гораздо более изолированными друг от друга», — объясняет Шуйлер Липхардт, первый автор исследования и руководитель геномного анализа. «Но мыши, обитающие на высоте 6700 метров, и те, что живут на уровне моря, генетически очень похожи». «Этот вид обладает самым широким из известных высотных диапазонов среди всех млекопитающих: от уровня моря до почти 6800 метров. По их мнению, было бы логично, если бы популяции, обитающие на самых высоких высотах, накопили значительные генетические различия за тысячи поколений, адаптируясь к радикально отличающимся условиям среды обитания. Но этого не произошло. «Существует непрерывный генетический обмен», — объясняет Липхардт. «Гены циркулируют между популяциями от низов до верхушки и наоборот». «Чтобы популяция могла адаптироваться, несмотря на этот генетический обмен, — поясняет он, — естественный отбор должен быть очень интенсивным». Изменения сосредоточены в небольшой группе генов, непосредственно связанных с выживанием в экстремальных условиях. Например, в семействе генов, известном как GSTM (глутатион-S-трансфераза Mu), которое участвует как в выведении токсичных молекул, образующихся при недостатке кислорода, так и в разложении химических соединений, присутствующих в растениях. «Это нас очень удивило», — признает Липхардт. «Мы знали, что эти гены помогают бороться с окислительным стрессом, вызванным гипоксией, но они также участвуют в метаболизме токсичных соединений растительного происхождения». «На высоте более 6000 метров практически нет видимой растительности. Тем не менее, анализ содержимого желудка показывает наличие остатков растений. «Мы знаем, что некоторые из них происходят от видов, растущих на склонах», — объясняет Шторц. «Но мы не знаем точно, чем они питаются на вершине». Возможно, добавляет он, что между трещинами и скальными выходами скрываются небольшие участки растительности, которые остаются незамеченными для людей. «Анализ содержимого желудка выявил остатки растений, которые не растут на вершинах, в том числе листья коки и чеснока. Исследователи полагают, что они могли остаться от отходов, оставленных альпинистами». «Листья коки обычно используют для борьбы с высотной болезнью», — объясняет маммолог Гильермо Д’Элия. «Наша гипотеза заключается в том, что мышь воспользовалась этими остатками. Там как в суперморозильной камере. Вещи не гниют и не портятся», — отмечает он. «Разгадать эту загадку — следующая задача нашей команды. «Сейчас мы хотим понять, связаны ли эти растительные соединения с сигналами, которые мы обнаружили в некоторых генах», — объясняет Липхардт. Еще одна попытка понять, как это крошечное млекопитающее обрело дом там, где люди видят лишь скалы, лед и тишину. «Легко недооценивать способности животных», — размышляет Д’Элия. «© Все права на публикацию на всех языках мира защищены издательством Ediciones EL PAÍS, S.L.U.»