أصغر حيوان ثديي في المحيط يحتفظ بالميتوكوندريا المتسربة. كان العلماء يعرفون بالفعل أن التمثيل الغذائي الشديد لـ ثعالب البحر يساعد في إبقائها دافئة في مياه البحر الباردة. تظهر دراسة جديدة كيف تبدأ هذه العملية على المستوى الخلوي.
راندال ديفيس (تم الحصول على الصورة بموجب تصريح الثدييات البحرية USFWS رقم MA-043219 إلى R. DAVIS)
مقدمة
لا يكمن سر بقاء قضاعة البحر في الدفء في مخازن الدهون الكثيفة. إنه في عضلاته. يحرق ثعالب الماء سعرات حرارية بمعدل أسرع بثلاث مرات مما هو متوقع لمخلوق بحجمه ، يتم تحديد معدل استخدام أجسامهم للطاقة (السعرات الحرارية) من خلال عملية التمثيل الغذائي
هذا هو المعدل الذي تعمل به الخلايا والأنسجة تساعد التسريبات في الأجزاء المولدة للطاقة في خلايا العضلات في تفسير ما يحدث شارك الباحثون هذا الاكتشاف الجديد في 9 يوليو في العلوم .
يُظهر الاكتشاف كيف تواجه ثعالب الماء التحدي المتمثل في البقاء دافئًا في البحر، ويمكن أن ينطبق على الثدييات البحرية الأخرى أيضًا.
قد يغير هذا قواعد اللعبة
في الواقع ، كما تقول تيري ويليامز ، “قد يغير هذا قواعد اللعبة من حيث طريقة تفكيرنا في تطور جميع الثدييات البحرية يعمل ويليامز في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، على الرغم من أنها تدرس كيفية تأثير البيئة على أجسام الكائنات الحية ، إلا أنها لم تشارك في البحث المذكور هنا.
للعيش في المحيطات الباردة ، يجب أن تكون الثدييات قد طورت طرقًا لتنظيم درجة حرارة أجسامها وسط البرد يقول ويليامز عن الاكتشاف الجديد: “بالنسبة لي ، ربما يكون هذا أحد أوضح الأدلة التي تقول ،” إليكم كيف فعلوا ذلك. ”
غالبًا ما تتمتع الثدييات البحرية مثل الفقمات وأسود البحر بقدرة عالية على التمثيل الغذائي للتعامل مع الماء البارد. لكن هذه المخلوقات تعتمد أيضًا على الأجسام الكبيرة والشحوم لتظل ممتعًا.
ثعالب البحر هي أصغر الثدييات في المحيط
في المقابل ، ثعالب البحر هي أصغر الثدييات في المحيط. نحيف ومضغوط ، يتمايل في البحر مثل البراميل ذات الفرو على الأمواج. لديهم معطف الفرو الأكثر كثافة على هذا الكوكب . لكن هذا الفراء فائق العزل لا يمكن أن يمنعهم تمامًا من فقد الكثير من الحرارة. ذلك لأن الماء ينقل الحرارة أكثر من الهواء بمقدار 22 مرة. والأجسام الصغيرة لها مساحة سطح أكبر مقارنة بكتلتها. هذا يعني أنها تفقد الحرارة بشكل أسرع ، حتى عندما تكون مغطاة بالزغب.
يقول ترافير رايت: “كونك من الثدييات البحرية صغيرة الجسم في المياه الباردة يمثل تحديًا حراريًا حقيقيًا”. أحد مؤلفي الدراسة الجديدة ، هو عالم فسيولوجي مقارن ، يعمل في جامعة تكساس A&M في كوليدج ستيشن.
إنه يبقى دافئاً
كان العلماء يعرفون بالفعل أن ثعالب البحر لديها عملية التمثيل الغذائي الشديدة يساعدهم في الحفاظ على درجة حرارة الجسم التي تصل في المتوسط إلى 37 درجة مئوية 98.6 درجة فهرنهايت.
يصف التمثيل الغذائي العمليات الكيميائية داخل الخلايا التي تدعم الحياة يتضمن ذلك كيفية تحويل الطعام إلى طاقة يحترق ثعالب الماء خلال الطعام أسرع بثلاث مرات مما قد يتوقعه المرء في الثدييات بحجمها.
يجب أن يأكلوا ربع وزن أجسامهم من الطعام كل يوم لكن الباحثين لم يفهموا الأيض السريع لتوليد الحرارة ، كما يقول رايت على الأقل ليس على مستوى الخلايا. تشكل العضلات الهيكلية ما يصل إلى نصف وزن جسم معظم الثدييات.
عملية التمثيل الغذائي في الجسم
لذلك فهو يؤثر على عملية التمثيل الغذائي في الجسم كله بحثت مجموعة رايت عن مصدر الحرارة في عضلات ثعالب الماء. أخذ الباحثون عينات من العضلات من 21 ثعالب بحرية وبرية. كان بعضهم أطفالا الكبار الآخرين ثم قام الباحثون بقياس كمية الأكسجين التي تستخدمها خلايا عضلاتهم أثناء قيامهم بمهام مختلفة.
يعد استخدام الأكسجين أحد مقاييس كمية الخلايا الحرارية التي تنتجها. قارن الباحثون معدل استخدام الأكسجين في ثعالب الماء بما هو موجود في الحيوانات الأخرى لقد نظروا إلى البشر وأختام الأفيال وحتى كلاب الزلاجات من نوع Iditarod إن Iditarod هو سباق طويل جدًا للكلاب في ألاسكا
لا تحتوي ثعالب البحر على الدهن وحجم الجسم الكبير الذي يساعد الثدييات البحرية الأخرى على البقاء على قيد الحياة في درجات حرارة المحيط المتجمدة. لكن التمثيل الغذائي المرتفع لثعالب الماء يساعدهم على البقاء مرتاحين بين الأمواج.T. WRIGHT (تم الحصول على الصورة بموجب تصريح الثدييات البحرية USFWS رقم MA-043219 إلى R. DAVIS).
(ثعالب البحر)
الميتوكوندريا
الميتوكوندريا (My-toh-KON-dree-uh) هي الهياكل المولدة للطاقة في الخلايا. التسريبات فيها تنتج حرارة إضافية. وذكر الباحثون أن هذا يفسر عملية التمثيل الغذائي المتطرفة لـ ثعالب البحر ، تضخ هذه الهياكل البروتونات عبر غشاءها الداخلي لتخزين الطاقة التي يمكن استخدامها لتشغيل الخلية المضيفة.
ولكن إذا تسربت البروتونات مرة أخرى فوق الغشاء قبل استخدامها في العمل ، فستفقد هذه الطاقة كحرارة. يحتاج ثعالب الماء بعد ذلك إلى تناول المزيد من الطعام لتعويض الطاقة المفقودة هذا يزيد من سرعة التمثيل الغذائي.
لا يزال هناك الكثير لنتعلمه
يمكن للثدييات الأخرى أيضًا توليد الحرارة بهذه الطريقة. لكن ثعالب البحر أفضل بكثير من معظمها. تمثل هذه التسريبات في الطاقة حوالي أربعة أعشار إجمالي استخدام الأكسجين في خلايا عضلات ثعالب الماء.
هذا أعلى مما هو معروف لأي حيوان ثديي آخر باستثناء الفئران الصغيرة للغاية. يساعد إنتاج الحرارة من خلال الميتوكوندريا المتسربة ثعالب الماء على البقاء مرتاحًا في 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) من مياه المحيط الهادئ يقول ويليام تلك الرسالة [حول ما يحدث] بصوت عال وواضح ، ورائعة فقط”. (ثعالب البحر)
من المحتمل ألا يكون معدل التسرب المرتفع لثعالب البحر مرتفعًا طوال الوقت ، كما يقول رايت ، ولكن من المحتمل أن تزيد خلايا ثعالب الماء من تسربها عندما تحتاج إلى توليد المزيد من الدفء. لا يعرف العلماء بعد كيف تقلب خلايا ثعالب الماء هذه العملية لأعلى ولأسفل.
التسريبات هي “القوة الدافعة” وراء عملية التمثيل الغذائي
لا تمتلك ثعالب الماء للأطفال حتى الآن كتلة عضلية كافية لهذه التسريبات لتدفئة أجسادهم بالكامل. لكن خلايا عضلاتهم تولد بالفعل حرارة بمعدلات البالغين، هذا يدل على أن استراتيجية تسرب الطاقة هذه تبدأ في وقت مبكر. (ثعالب البحر)
وجد الفريق أيضًا تسربًا مشابهًا للطاقة في ثعالب الماء البرية والأسيرة، يشير هذا إلى أن هذه التسريبات هي “القوة الدافعة” وراء عملية التمثيل الغذائي لثعالب الماء ، كما يقول رايت. لم يتضح بعد ما إذا كان ثعالب الماء يرثون هذه السمة ، كما يقول رايت، “أو ما إذا كان هذا أمرًا يظهر بسرعة بعد الولادة”.
يمكن أن يساعد العثور على المصدر الخلوي لعملية التمثيل الغذائي المعزز لثعالب البحر العلماء على فهم كيفية تعامل الثدييات البحرية الأخرى مع الماء المثلج ، ويمكن أن يساعدهم في فهم أفضل لكيفية تطور أسلافهم أولاً للعيش والازدهار في البحار.
المصدر: Here’s how sea otters stay warm without blubber or a large body
طالع أيضاً: هل فعلاً تتخفى بعض إناث الطيور لتفادي المشكلات مع الطيور المتسلطة؟!
