Znajdź zawartość

Poza niedźwiedziami duże ssaki Europy Środkowej pozostają aktywne przez cały rok. W jaki sposób np. jelenie są w stanie przetrwać na zapasach tłuszczu? Obniżają tętno i temperaturę w kończynach. Jak widać, przechłodzone stopy nie zawsze są czymś niepożądanym... Christopher Turbill i zespół z Uniwersytetu Weterynaryjnego w Wiedniu umieścili w żwaczach 15 samic jelenia specjalne nadajniki. Dzięki temu mogli przez 18 miesięcy, w tym 2 zimy, monitorować nie tylko tętno, ale i temperaturę żołądka. Zwierzęta żyły w prawie naturalnych warunkach, ale ściśle kontrolowano spożywane przez nie pokarmy, m.in. ilość i zawartość białka. Poza tym Austriacy śledzili temperaturę otoczenia i wykorzystywali dobrodziejstwa modelowania statystycznego, by oddzielić wpływ różnych czynników, np. połykania śniegu, na metabolizm. Okazało się, że tętno jeleni spadało w zimie bez względu na to, ile pokarmu spożywały. Liczba uderzeń serca obniżała się stopniowo z 65-70 w maju do ok. 40 zimą, nawet jeśli zwierzętom dostarczano dużo wysokobiałkowej paszy. Tętno jest dobrym wskaźnikiem metabolizmu, a więc jego spadek pokrywał się idealnie z okresem, kiedy zwykle pożywienia brakuje - mimo że nasze zwierzęta zawsze mają co jeść. To pokazuje, że jelenie są w jakiś sposób zaprogramowane na zachowywanie rezerw w czasie zimy. Znaczny wzrost tętna na wiosnę w okresie rozrodu nie był związany ze zmianą w dostępności pokarmu, dlatego należy go uznać za kolejny element wrodzonego programu. Tak jak naukowcy przewidywali, obniżenie zimą racji żywnościowych jeleni prowadziło do jeszcze większego obniżenia tętna. Co ciekawe, podobny efekt odnotowano również latem. Sugeruje to, że wywołuje go nie tylko spadek natężenia trawienia. Jelenie muszą aktywnie ograniczać metabolizm w odpowiedzi zarówno na zimę, jak i niedobory pożywienia w innych porach roku. Austriacy ustalili, że spadkowi tętna towarzyszyło obniżenie temperatury żołądka. Oznacza to, że jelenie dostosowują wydatkowanie energii, regulując produkcję wewnętrznego ciepła. Ponieważ okazało się, że stosunkowo nieduże zmiany w temperaturze żołądka wpływały na metabolizm silniej niż można by się spodziewać, należało przypuszczać, że istnieje jakiś dodatkowy mechanizm oszczędzania energii. W ramach wcześniejszych badań zademonstrowano, że jelenie potrafią skutecznie obniżać temperaturę kończyn i innych wystających części ciała, odpowiedzi na pytanie od dodatkowy mechanizm chłodzący trzeba zatem poszukiwać właśnie tutaj. W tym kontekście nieznaczny spadek temperatury żołądka stanowi zaledwie zmianę towarzyszącą. Jeden z członków zespołu, Walter Arnold, sądzi, że duże zwierzęta wykorzystują do chłodzenia swoje gabaryty. Umożliwiają im drastyczne ograniczenie metabolizmu bez konieczności dużego zmniejszania temperatury wewnętrznej. Wystarczy chłodzenie peryferyjne.

Zapadając w torpor (stan kontrolowanego obniżenia temperatury przez zwierzęta stałocieplne), chomiki dżungarskie wydłużają sobie telomery, czyli ochronne sekwencje z nukleotydów, które zabezpieczają przed skracaniem chromosomów po ich podwojeniu w czasie podziału komórki. Chomiki dżungarskie są szare, a ich grzbiet przecina ciemna pręga. Gdy dni ulegają skróceniu, futro staje się białe, zwierzę traci na wadze i jego narządy rozrodcze się kurczą. Gryzonie te zapadają w torpor, a nie w hibernację, gdyż temperatura ich ciała spada na mniej niż dobę. Im dłużej trwa zima, tym częściej chomiki wprowadzają się w stan odrętwienia. Christopher Turbill z Uniwersytetu Medycyny Weterynaryjnej w Wiedniu prowadził eksperymenty na 25 chomikach dżungarskich. Przez 180 dni wystawiał je na oddziaływanie światła dziennego tylko przez 8 godzin na dobę. Część zwierząt trzymano w temperaturze 20°C, a część w 9. Jako że skrócenie okresu dostępu do światła sugerowało rozpoczęcie zimy, zwierzęta zaczęły chudnąć i zapadały w torpor. Chomiki z grupy hodowanej w niższej temperaturze robiły to częściej, "spały" też głębiej. Austriacy stwierdzili, że zmiany relatywnej długości telomerów (ang. relative telomere length, RTL) najlepiej wyjaśnić częstością torporu, zwłaszcza gdy temperatura ciała jest niska. Jednym słowem – torpor wydłużał telomery, a największy wzrost długości następował u zapadających częściej w odrętwienie chomików z niższą temperaturą ciała. Zespół Turbilla podkreśla też, że na zmiany RTL wpływał spadek wagi. Można jednak przypuszczać, że jedno wiąże się z drugim: chłodniejsze gryzonie częściej zapadają w torpor, a przy okazji bardziej chudną, w obu przypadkach wydłużając sobie telomery. Na razie nie wiadomo, czy sprytny wybieg chomików zapewnia im dłuższe życie.

Duże zwierzęta żyją przeważnie dłużej od małych, ale różnica ta maleje w przypadku małych zwierząt, które hibernują. Christopher Turbill z Umiwersytetu Medycyny Weterynaryjnej w Wiedniu uważa, że głównym powodem jest uniknięcie bycia upolowanym zimą. Zwiększona przeżywalność spowalnia i wydłuża bowiem cykl życiowy, czego przejawem jest np. wcześniejsze osiąganie dojrzałości płciowej przez zbliżonej wielkości gatunki niehibernujące. Hibernując, zwierzęta spowalniają metabolizm, dlatego mogą znacznie zmniejszyć ilość energii potrzebnej do przeżycia. Przed ułożeniem się do zimowego snu wybierają bezpieczne miejsce, co zmniejsza szanse na stanie się czyjąś przekąską. Wg biologów, wszystko to razem przyczynia się do długowieczności. Już wcześniejsze badania sugerowały, że hibernujące zwierzęta żyją dłużej, ale naukowcy wyjaśniali to raczej ograniczoną ekspozycją na bardzo niskie temperatury oraz brakiem konieczności konkurowania o zmniejszające się rezerwy pokarmowe. Austriacy wyliczali sezonowy i roczny wskaźnik przeżywalności. W ten oto sposób ustalili, że hibernujące gatunki mają o ok. 15% wyższy roczny wskaźnik przeżywalności, ale każdego roku wydają na świat mniejszą liczbę młodych od zwierząt niekorzystających z dobrodziejstw zimowego odpoczynku. Akademicy z Wiednia podają przykład gryzoni. Niehibernujący gatunek, np. szczur, ma rocznie 14 młodych. W jego przypadku szansa na przeżycie roku wynosi 17%, a maksymalna długość życia to 3,9 roku. Hibernujący gryzoń o podobnych gabarytach doczeka się tylko ok. 8 młodych rocznie, ale jego szanse na przeżycie roku wynoszą 50%, a maksymalna długość życia wzrasta do 5,6 roku. Ekipa Turbilla przeanalizowała wcześniejsze badania i uwzględniła nowe dane dotyczące popielicy (Glis glis). Claudia Bieber podkreśla, że wbrew wcześniejszym przypuszczeniom, hibernacja nie jest dla zwierząt niebezpieczna. Znoszą ją dobrze, a i po przebudzeniu mają lepsze szanse na przeżycie od gatunków niehibernujących. Tyczy się to zwłaszcza zwierząt o wadze poniżej 1,5 kg.