Природный механизм: как выдры сохраняют тепло в холодных океанах 0 43

«Утечки» в энергогенерирующих участках клеток мышц способствуют поддержанию высоких метаболических показателей у выдр, даже когда они находятся в состоянии покоя. Этот процесс происходит в три раза быстрее, чем можно было бы ожидать от существ такого размера. Данное открытие проливает свет на то, как выдры согреваются, и может быть применимо к другим морским млекопитающим.

«Это может изменить наше понимание эволюции всех морских млекопитающих, а не только каланов», — отмечает экофизиолог Терри Уильямс из Калифорнийского университета в Санта-Крус, не участвовавшая в исследовании. Чтобы выжить в холодных океанах, млекопитающим необходимо было разработать эффективные способы терморегуляции.

У других морских млекопитающих также наблюдается высокий уровень метаболизма, однако они чаще полагаются на свои большие размеры и подкожный жир. В отличие от них, морские выдры имеют небольшие размеры и худощавое телосложение. Эти животные являются самыми маленькими млекопитающими, обитающими в океане. Их мех, хотя и считается самым густым на планете, не способен полностью защитить тела от потери тепла. Вода проводит тепло в 23 раза эффективнее, чем воздух, а небольшие размеры с малой площадью поверхности способствуют более быстрой потере тепла, даже при наличии густого меха.

Ученые уже знали, что каланов выручает их удивительный метаболизм, позволяющий поддерживать температуру тела на уровне 37 градусов по Цельсию. Для этого животным необходимо ежедневно потреблять значительное количество пищи — около 25% от массы своего тела. Однако исследователи не понимали клеточные механизмы, лежащие в основе «ускоренного метаболизма для выработки тепла», — говорит физиолог Травер Райт из Техасского университета A&M в Колледж-Стейшн.

Райт и его команда искали источники тепла в мышцах выдры, которые составляют от 40% до 50% от общей массы тела животных, что позволяет им существенно влиять на обмен веществ. Исследователи взяли образцы мышечной ткани у 21 выдры, как из неволи, так и из дикой природы, включая как младенцев, так и взрослых особей. Затем, с помощью устройства, называемого респирометром, они измерили дыхательную способность мышечных клеток выдры в различных состояниях. Полученные данные были сопоставлены с дыхательной способностью клеток других животных, включая людей, ездовых собак и морских слонов. Скорость обмена кислородом позволяет косвенно оценить выработку тепла клетками.

Исследователи выяснили, что утечки в митохондриях (энергетических центрах клеток) выделяют дополнительное тепло и являются причиной высокого метаболизма каланов. Митохондрии перекачивают протоны через свою внутреннюю мембрану, а их обратное просачивание приводит к потере тепла. Эти «утечки» протонов увеличивают количество энергии, теряемой в виде тепла, что заставляет выдр потреблять больше пищи для компенсации этих энергетических потерь.

Другие млекопитающие, включая очень маленьких мышей, также могут выделять тепло подобным образом. Однако каланы достигли в этом поразительных результатов: утечки протонов составляют около 40% от общей дыхательной способности мышечных клеток выдр — это больше, чем у любого другого известного науке млекопитающего. Такой способ выработки тепла позволяет животным чувствовать себя комфортно даже в северных водах, температура которых близка к 0 градусам по Цельсию.