В числе немногих млекопитающих на Земле есть вид, приспособленный к существованию на запредельной высоте – свыше шести километров над уровнем моря. Исследования специалистов выявили, что одним из факторов обеспечения жизни этих грызунов является способность потреблять ядовитые растения, распространенные в горных районах.

Андийский листоухий хомячок (Phyllotis vaccarum) — это уникальное млекопитающее, способное адаптироваться к условиям высоты более шести километров над уровнем моря. В таких условиях пониженное содержание кислорода (всего 44% от обычного) и низкие температуры становятся постоянной реальностью. Этот же вид встречается на побережье, находящемся практически у самой поверхности океана, что делает его обладателем самого широкого диапазона высотной приспособляемости среди всех млекопитающих.

Долгое время оставалось неясным, какие механизмы позволяют этим грызунам выживать в столь разных экологических нишах. Предыдущие исследования адаптации к жизни на большой высоте у млекопитающих обычно концентрировались на физиологических способах компенсации недостатка кислорода. Однако до сих пор никто не изучал вид, демонстрирующий перепад высот более шести километров и при этом характеризующийся незначительными генетическими различиями между особями, обитающими на разной высоте. Это было подтверждено ранее путем анализа генома 123 особей. Несмотря на огромную вариативность окружающей среды, мыши, живущие от побережья до горных вершин, формируют практически единую популяцию.

Американские исследователи осуществили научную проверку: они поместили в одинаковые лабораторные условия мышей из горных районов (находящихся выше отметки пяти тысяч метров над уровнем моря) и равнинных местностей (расположенных ниже трех с половиной тысяч метров), а также представителей близкого по родству равнинного вида Phyllotis darwini, после чего оценивали их реакцию на имитацию высоты до семи километров. Результаты исследования опубликовал журнал Science.

В ходе проведённых опытов выяснилось, что в условиях низких температур и недостатка кислорода горные мыши значительно дольше сохраняют способность генерировать тепло по сравнению с их сородичами, обитающими на равнинной местности. Оказалось, что ключевую роль играют мышцы, отвечающие за дрожание: клетки этих мышц более эффективно используют кислород для производства энергии и предпочитают использовать жиры в качестве топлива вместо углеводов. Это противоречит ранее принятой гипотезе о том, что на больших высотах предпочтительнее углеводный обмен веществ. Но для мышей, которым постоянно необходимо поддерживать тепловой баланс, использование жиров оказалось более надежной стратегией.

Параллельно было установлено, что естественный отбор у мышей, обитающих в горах, оказывал наибольшее влияние не на гены, контролирующие процессы дыхания или кровообращения, а на участки ДНК, ответственные за нейтрализацию токсичных веществ. Таким образом, организм горных мышей претерпел эволюционные изменения для защиты от воздействия ядов.

Специалисты объяснили это тем, что флора высокогорий значительно отличается от растительности прибрежных зон. Многие растения содержат в себе опасные вещества, и предыдущие научные работы подтвердили факт употребления этой токсичной пищи грызунами из-за отсутствия альтернативных источников питания. Для снижения вредного воздействия на организм печень вынуждена интенсивно производить специальные белки – «дезинтоксикаторы», в частности группу ферментов глутатион-S-трансферазы.

При этом, механизмы реакции организма на недостаток кислорода и на токсины функционируют таким образом, что оказывают взаимное торможение. Они соревнуются за один и тот же белок внутри клеток. Однако в процессе эволюции сформировались специализированные клетки, которые позволили согласовать работу обеих систем.