Veverițele arctice pot supraviețui iernilor aspre cu temperaturi sub îngheț, ținându-se timp de opt luni fără să mănânce. Acești hibernatori „trăiesc la cea mai extremă margine a existenței, abia planând deasupra morții și nu înțelegem pe deplin cum funcționează acest lucru”, spune Sarah Rice, biochimist la Universitatea din Alaska Fairbanks.
Căutând ce se întâmplă în interiorul acestor veverițe, cercetătorii au acum o idee mai bună. Nutrienții reciclați din defalcarea mușchilor ajută animalele să se descurce în timpul hibernării, au raportat Rice și colegii ei pe 7 decembrie în Metabolismul naturii.
Din toamnă până în primăvară, veverițele arctice (Urocitellus parryii) hibernează în crize de toropeală profundă. Într-o stare asemănătoare cu animația suspendată, veverițele respiră doar o dată pe minut, iar inimile lor bat de cinci ori pe minut. La fiecare două sau trei săptămâni, veverițele revin oarecum timp de aproximativ 12 până la 24 de ore; temperatura corpului lor crește, iar animalele tremură și dorm, dar nu mănâncă, nu bea și nu își fac nevoile.
Pentru a monitoriza chimia corpului animalelor, „Am lucrat în camere întunecate și reci – absolut liniștite – înconjurate de veverițe hibernante”, spune Rice. Periodic, ea extragea cu grijă sânge dintr-un tub introdus în vasele lor de sânge.
În timpul torporului veverițelor, Rice și echipa ei au observat un semnal chimic care arăta că mușchiul scheletic se descompune încet. Acest proces ar elibera compuși care conțin azot, un element important pentru producerea proteinelor găsite în mușchi. Dar hibernatorii, inclusiv aceste veverițe, se știe că se agață de masa musculară în timp ce hibernează (SN: 2/17/11). Așa că oamenii de știință s-au întrebat dacă veverițele acumulează noi depozite de proteine în timpul hibernării și, dacă da, cum.
Urmărirea fluxului de azot în corpurile animalelor a oferit indicii. Cercetătorii le-au oferit animalelor un cocktail de substanțe chimice etichetate cu izotopi, forme de elemente având mase diferite. Aceasta a scos la iveală azotul care intră în aminoacizi, blocurile de construcție ale proteinelor, care s-au format în mușchii animalelor și, de asemenea, în plămâni, rinichi și alte zone ale corpului în acele perioade scurte dintre crizele de letorizare.
Reciclând nutrienții din mușchii lor, veverițele se întrețin și evită, de asemenea, o consecință toxică a defalcării musculare, spune membrul echipei Kelly Drew, neurochimist și la Universitatea din Alaska Fairbanks. În timpul hibernării, azotul ar ajunge altfel în amoniac, care ar putea ajunge la niveluri potențial mortale. În schimb, veverițele sunt capabile să încorporeze acel azot în molecule noi, spune ea.
Alte studii au indicat un rol al microbiomului – microbii care trăiesc pe și în interiorul animalelor – în reciclarea azotului în timp ce animalele hibernează, spune James Staples, fiziolog de mediu la Universitatea Western din Londra, Canada, care nu a făcut parte din lucrări. De obicei, descompunerea proteinelor creează în cele din urmă uree, o substanță chimică care conține azot care este excretată. Microbii pot capta acea uree și pot elibera azotul din nou în sânge. Dar la veverițe, mușchiul este „descompus și apoi reciclat direct înapoi în acești aminoacizi… microbiomul intestinal poate să nu fie atât de important pe cât credeam că era înainte”.
Perspectivele de la hibernatori i-ar putea ajuta într-o zi pe oameni, spune Sandy Martin, un biochimist la Facultatea de Medicină a Universității din Colorado din Aurora, care nu a fost implicat în studiu. „Hibernatorii sunt atât de extraordinari” în abilitățile lor de a rezista la condiții la care oamenii sunt extrem de sensibili, spune ea (SN:12/19/17). De exemplu, animale precum aceste veverițe sunt mult mai rezistente la răul care poate rezulta atunci când organele nu primesc fluxul sanguin și oxigenul necesar. Și valorificarea abordărilor asemănătoare hibernarii s-ar putea dovedi avantajoasă în cazurile în care un metabolism mai lent ar fi util, de la operații de rutină la călătorii lungi în spațiu, spune ea.