أظهر فأر تم العثور عليه على ارتفاع 6700 متر الحد الأقصى للبقاء على قيد الحياة للثدييات

في أعالي الجبال، تبدو الظروف المعيشية غير مناسبة – الجو بارد، والأكسجين قليل، ولا يوجد عمليًا أي شيء للأكل. ومع ذلك، هناك حيوان واحد يمكنه التغلب على هذه الصعوبات – وهو فأر الأنديز ذو الأذنين الورقية أبقار الفيلوتيس. وعُثر على هذا القارض البني الصغير في قمة بركان يولالاكو على الحدود بين تشيلي والأرجنتين، على ارتفاع 6739 مترا فوق مستوى سطح البحر، أي أعلى بمئات الأمتار من أقرب منافس له.

أخضع العلماء حيوانات مذهلة للتجارب المعملية وقاموا بتسلسل جينوماتها لفهم آليات التكيف مع الظروف القاسية. لقد شاركوا اكتشافاتهم على الصفحات علوم.

عندما أبلغ المتسلقون عن رؤية فئران على قمة البركان، لم يصدق علماء الأحياء في البداية أن “أي حيوان صغير يمكن أن يعيش في مثل هذه الظروف التي لا يمكن تصورها”، كما يتذكر البروفيسور جاي ستورز من جامعة نبراسكا في لينكولن. في ذلك الوقت، كان يعتقد أن الثدييات، من حيث المبدأ، لا يمكن أن تعيش على ارتفاع أكثر من 6000 متر. في عام 2020، أصبح شتورتس وزملاؤه مقتنعين بأن الحياة في درجات حرارة أقل من الصفر في جو يحتوي على نسبة أكسجين تبلغ 44% فقط من المعدل الطبيعي لا تزال ممكنة.

تتكيف مع أي ارتفاع

أظهرت الأبحاث أن P. vaccarum لا يمكنه العيش على ارتفاعات عالية فحسب، بل إنه يتمتع بأكبر نطاق ارتفاع مقارنة بأي حيوان فقاري، من مستوى سطح البحر إلى قمم الجبال. لذلك، في الدراسة أخذنا أفرادًا من المرتفعات والأراضي المنخفضة للمقارنة؛ تم جمع ما مجموعه 167 فأرًا ذو أذنين ورقية من جبال الأنديز.

تم وضعهم لأول مرة في ظروف معملية باردة ومنخفضة الأكسجين وتم ملاحظة استجاباتهم الفسيولوجية. اتضح ذلك تنتج فئران جبال الألب المزيد من الحرارة ولديها قدرة أكبر على امتصاص الأكسجينمن أقاربهم من سفوح التلال، تعتبر هذه تكيفات حاسمة لتجنب انخفاض حرارة الجسم والحفاظ على الأداء في الظروف الجبلية الباردة.

ويبدو أن آليات هذه التكيفات مختلفة تمامًا عن تلك التي تستخدمها القوارض الأخرى التي تعيش على ارتفاعات عالية. إنهم يميلون إلى حرق الكربوهيدرات لإنتاج الحرارة لأن ذلك يتطلب كمية أقل من الأكسجين، وهو ثمين في مثل هذه الارتفاعات، مقارنة بأكسدة الدهون. وتستخدم الفئران ذات الأذنين الورقية الدهون كمصدر رئيسي للطاقة.

البقاء على قيد الحياة عن طريق فرط التنفس

وتعيش القوارض الأخرى التي تعيش على ارتفاعات عالية في الهواء الرقيق لأن الهيموجلوبين الخاص بها يربط الأكسجين بكفاءة أكبر، مما يساعد في الحفاظ على تشبع الأكسجين الشرياني الطبيعي. ولكن هذا ليس هو الحال في الفئران الأنديزية ذات الأذنين الورقية – بدلاً من ذلك، قد تحمي هذه القوارض الأوكسجين الشرياني أثناء نقص الأكسجة عن طريق زيادة التهوية، ولكن هذا يأتي على حساب الإخلال بالتوازن الحمضي القاعدي في الدم. يقترح ستورز أن الفئران ذات الأذن الورقية حلت هذه المشكلة من خلال التغيرات التطورية في إنزيمات خلايا الدم الحمراء التي تبطئ عملية التخلص من ثاني أكسيد الكربون.

وقام العلماء أيضًا بتسلسل جينومات فئران الأنديز ذات الأذن الورقية. وأجروا تحليلا إحصائيا لتحديد الجينات التي كانت قيد الاختيار في الفئران التي تعيش على ارتفاعات عالية ويمكن أن تساعدهم على التكيف مع الحياة في الجبال. وليس من المستغرب أن تكون بعض الجينات التي تم تحديدها مرتبطة بعملية التمثيل الغذائي والقدرة على إنتاج الحرارة. ولكن اتضح أيضًا أن فئران جبال الألب لديها تكيفات وراثية تسمح لها بإزالة السموم من طعامها.

إنهم لا يهتمون بالسموم

تطلق البراكين مثل Llullallaco معادن ثقيلة وسمومًا أخرى يمكن امتصاصها في الأطعمة النباتية التي تشكل قائمة طعام الفئران. وقالت عالمة الحيوان باتريشيا شولت من جامعة كولومبيا البريطانية إنه رغم وجود أدلة على وجود تكيفات وراثية لإزالة السموم في الأنواع الأخرى التي تعيش على ارتفاعات عالية، مثل الفراشات، “ففي حالة الفئران يعد هذا مفاجأة”.

تشير هذه النتيجة غير المتوقعة إلى أنه بالنسبة للحياة على ارتفاعات عالية، فإن التحدي التالي بعد التكيف مع مستويات الأكسجين المنخفضة “قد يكون بيئيًا وليس فسيولوجيًا بحتًا”، كما يعترف عالم الأحياء إيلي جراهام من جامعة كانساس: “البقاء على قيد الحياة على ارتفاعات شديدة لا يتعلق بالأكسجين فقط، لذا فإن هذه[الورقة]تجلب تطورًا جديدًا”.

يعتزم ستورز معرفة أي من تكيفات الفأرة يرتبط على وجه التحديد بالحياة على ارتفاعات عالية، وأي منها يرتبط بالبيئة الجبلية في حد ذاته. وعلى الرغم من أنها لن تكون مهمة سهلة، إلا أنه يعترف قائلاً: “من خلال جمع الفئران والقيام بالعمل الميداني، فإننا نعرض أنفسنا لنفس التحديات البيئية التي يتعرض لها الأشخاص الخاضعون للتجربة”.