Vidrele de mare rămân calde datorită mitocondriilor care curg în mușchi

Secretul vidrelor de mare pentru a se menține cald nu este în depozitele groase de grăsime. E în mușchii lor.

Scurgerile din părțile generatoare de energie ale celulelor musculare ajută vidrele să mențină un metabolism de odihnă de trei ori mai rapid decât se prevedea pentru o creatură de dimensiunea lor, raportează cercetătorii în 9 iulie. Ştiinţă. Descoperirea arată cum vidrele îndeplinesc provocarea de a rămâne cald pe mare – și s-ar putea aplica și altor mamifere marine.

„Acest lucru ar putea schimba jocul în ceea ce privește modul în care ne gândim la evoluția tuturor mamiferelor marine, nu doar a vidrelor de mare”, spune Terrie Williams, un ecofiziolog la Universitatea din California, Santa Cruz, care nu a fost implicat în studiu. Pentru a locui în oceane reci, mamiferele trebuie să fi dezvoltat modalități de a-și regla temperatura corpului în mijlocul frigului. „Pentru mine, aceasta este probabil una dintre cele mai clare dovezi care spun: „Iată cum au făcut-o”, spune Williams.

Alte mamifere marine au un metabolism ridicat pentru a face față și apei reci, dar se bazează adesea pe corpuri mari și pe undă pentru a rămâne prăjite (SN: 14/12/18). Vidrele de mare sunt slabe și compacte, cele mai mici mamifere din ocean, legănându-se ca butoaiele cu blană pe valuri. Iar proprietățile izolante ale blănii vidrelor de mare – cea mai densă de pe planetă – nu le pot proteja pe deplin de pierderea prea multă căldură. Apa transferă căldura de 23 de ori mai eficient decât aerul, iar corpurile mici, cu o suprafață mai mare în raport cu volumul lor, pierd căldură mai repede, chiar și atunci când sunt acoperite cu puf.

„A fi un mamifer marin cu corp mic în apele reci prezintă o adevărată provocare termică”, spune Traver Wright, fiziolog comparativ la Universitatea Texas A&M din College Station. Oamenii de știință știau deja că vidrele de mare se bazează pe un metabolism extrem pentru a menține, în medie, o temperatură a corpului de 37° Celsius, consumând 25% din masa lor corporală în alimente în fiecare zi. (SN: 13/06/14). Dar cercetătorii nu au înțeles originile celulare ale „acelui metabolism accelerat pentru generarea de căldură”, spune Wright.

Wright și colegii au căutat sursa de căldură în mușchii vidrelor. Mușchiul scheletic reprezintă 40 până la 50% din masa corporală a majorității mamiferelor, deci afectează metabolismul întregului organism. Echipa a colectat țesut de la 21 de vidre de mare captive și sălbatice, de la bebeluși la adulți. Apoi, folosind un dispozitiv numit respirometru, cercetătorii au măsurat capacitatea respiratorie a celulelor musculare de vidre în diferite stări de flux de oxigen în comparație cu alte animale – inclusiv oameni, câini de sanie Iditarod și elefanți de foc. Viteza fluxului de oxigen oferă o măsurare indirectă a producției de căldură a celulelor.

vidră de mare privind spre dreapta
Vidrelor de mare le lipsește grăsimea și dimensiunea corpului mare care ajută alte mamifere marine să supraviețuiască temperaturilor frigide ale oceanului. Dar metabolismul extrem al vidrelor le ajută să rămână confortabil în valuri.T. Wright (Imagine obținută în baza permisului USFWS pentru mamifere marine nr. MA-043219 către R. Davis)

Scurgerile în mitocondrii – partea generatoare de energie a celulelor – generează căldură suplimentară și provoacă metabolismul extrem al vidrelor de mare, au descoperit cercetătorii. Metabolismul descrie modul în care alimentele sunt transformate în energie în celule. Mitocondriile pompează protoni prin membrana lor interioară pentru a stoca energie care poate fi folosită pentru alimentarea celulei. Dar dacă acei protoni se scurg înapoi peste membrană înainte de a fi utilizați pentru lucru, acea energie se pierde sub formă de căldură. Deoarece aceste scurgeri de protoni cresc cantitatea de energie pierdută sub formă de căldură, vidrele trebuie să mănânce mai multe alimente pentru a compensa acea energie pierdută, accelerându-și metabolismul.

Alte mamifere, inclusiv șoarecii extrem de mici, cu metabolism ridicat, pot genera căldură în acest fel. Dar vidrele de mare sunt mult mai bune la asta: aceste scurgeri de protoni reprezintă aproximativ 40 la sută din capacitatea respiratorie totală a celulelor musculare ale vidrelor, mai mare decât orice mamifer cunoscut, cu excepția acelor șoareci mici. Producerea căldurii în acest fel ajută animalele să rămână confortabile în apele Pacificului la 0°C. „Acest mesaj este tare și clar și pur și simplu genial”, spune Williams.

Capacitatea mare de scurgere a vidrelor de mare „nu este neapărat ceea ce rulează tot timpul”, spune Wright, dar probabil că poate fi activată atunci când vidrele trebuie să genereze mai multă căldură. Oamenii de știință nu știu încă cum celulele vidrelor activează și dezactivează acest proces.

Puii de vidre nu au încă masa musculară pentru a se încălzi prin aceste scurgeri, dar celulele lor musculare generează căldură la viteze adulte, au descoperit cercetătorii, arătând că scurgerea de protoni începe devreme. Găsirea unor capacități similare de scurgere la vidre sălbatice și captive de diferite vârste sugerează că aceste scurgeri sunt „forța motrice” din spatele metabolismului vidrelor, spune Wright.

Nu este încă clar dacă vidrele moștenesc această trăsătură sau o dezvoltă prin expunerea la apă rece. „Nu știm dacă acest lucru este inerent”, spune Wright, „sau dacă acesta este ceva care apare rapid după naștere ca mijloc de a genera căldură la cerere.”

Găsirea sursei celulare a metabolismului intens al vidrelor de mare ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine cum se descurcă alte mamifere marine cu apa rece. Și ar putea duce la noi perspective asupra modului în care strămoșii acestor creaturi au evoluat pentru a trăi și a prospera în mări.