Выдра, плавающая на поверхности воды. Предоставлено: Трей Райт / Техасский университет A&M (изображение получено Р. Дэвисом в соответствии с разрешением на морских млекопитающих USFWS № MA-043219)
Исследователи Texas A&M обнаружили, что мелкие млекопитающие согреваются изнутри за счет термогенной утечки из их скелетных мышц, что увеличивает скорость их метаболизма.
Морские каланы - самые маленькие морские млекопитающие. Для обитателей холодной воды согревание является главным приоритетом, но их густой мех - это далеко не все. Мы давно знали, что высокий метаболизм генерирует тепло, необходимое им для выживания, но мы не знали, как они производят тепло - до сих пор.
Исследователи недавно обнаружили, что мышцы каланов используют достаточно энергии за счет дыхания утечки, энергии, не используемой для выполнения задач, что объясняет их высокую скорость метаболизма. Находка объясняет, как каланы выживают в холодной воде.
Физиолог Трей Райт, доцент-исследователь Колледжа образования и человеческого развития Техасского университета A&M, провел исследование вместе с коллегами Мелиндой Шеффилд-Мур, экспертом по метаболизму скелетных мышц человека, Рэндаллом Дэвисом и Хайди Пирсон, экспертами по экологии морских млекопитающих, и Майклом. Мюррей, ветеринар из аквариума Монтерей-Бей. Их выводы были опубликованы в журнале. Наука.
Мышцы каланов используют достаточно энергии за счет короткого дыхания, что объясняет их высокую скорость метаболизма, которая сохраняет тепло в прохладной воде. Предоставлено: Трей Райт / Техасский университет A&M, создано с помощью BioRender.com.
Команда собрала образцы скелетных мышц северных и южных каланов разного возраста и массы тела. Они измерили дыхательную способность, скорость, с которой мышцы могут использовать кислород, и обнаружили, что энергия, производимая мышцами, полезна не только для движения.
«Вы в основном думаете о мышцах как о выполняющих работу по перемещению тела», - сказал Райт. «Когда мышцы активны, энергия, которую они используют для движения, также генерирует тепло».
Райт сказал, что, поскольку мышцы составляют большую часть массы тела, часто 40-50% у млекопитающих, они могут быстро согреть тело, когда они активны.
«Мышцы также могут выделять тепло, не выполняя работу по перемещению, за счет метаболического короткого замыкания, известного как дыхание утечки», - сказал Райт.
Более знакомая нам форма тепла, генерируемого мышцами, - это дрожь. Райт сказал, что это непроизвольное движение позволяет телу активировать мышцы, сокращаясь для выработки тепла, в то время как дыхание утечки может делать то же самое без тремора.
Райт сказал, что одним из самых удивительных открытий было то, что даже у новорожденных каланов скорость обмена веществ была такой же высокой, как и у взрослых особей.
«Это действительно подчеркивает, что выработка тепла, по-видимому, является движущим фактором в определении метаболической способности мышц у этих животных», - сказал Райт.
Морским выдрам требуется много энергии, чтобы жить в холодной воде. Они съедают до 25% своей массы тела в день, чтобы не отставать от повседневной активности и поддерживать свой высокий метаболизм.
«Они едят много морепродуктов, в том числе крабов и моллюсков, популярных у людей, что может вызвать конфликт с рыболовством в некоторых районах», - сказал Райт.
Райт сказал, что мы знаем, насколько мышцы важны для животных для таких видов деятельности, как охота, избегание хищников и поиск партнеров, но это исследование подчеркивает, что другие функции мышц также имеют решающее значение для выживания животных и экологии.
«Регулирование тканевого метаболизма также является активной областью исследований в борьбе с ожирением», - сказал Райт. «Эти животные могут дать нам ключ к пониманию того, как можно управлять метаболизмом у здоровых людей и людей с заболеваниями, при которых нарушается метаболизм мышц».
Что касается будущих исследований, Райт сказал, что мы еще многого не знаем о выдрах, в том числе о том, как они регулируют свой мышечный метаболизм, чтобы повышать температуру по требованию.
«Это действительно только первый взгляд на мышцы этих животных, и мы не знаем, одинаковы ли все типы мышц или другие органы также могут иметь повышенную способность выделять тепло», - сказал Райт.
Ссылка: «Термогенез скелетных мышц обеспечивает водную жизнь самого маленького морского млекопитающего» Травера Райта, Рэндалла У. Дэвиса, Хайди С. Пирсон, Майкла Мюррея и Мелинды Шеффилд-Мур, 9 июля 2021 г., Наука.
DOI: 10.1126 / science.abf4557
