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| Un nuevo estudio muestra cómo el alto metabolismo de las nutrias marinas adultas y bebés comienza a nivel celular. Randall Davis (Imagen obtenida con el permiso de mamíferos marinos del USFWS nº MA-043219 a R. Davis) |
La termogénesis del músculo esquelético permite la vida acuática del mamífero marino más pequeño
El secreto de las nutrias marinas para mantenerse calientes no esta en las gruesas reservas de grasa. Está en sus músculos.
Las fugas en las partes generadoras de energía de las células musculares ayudan a las nutrias a mantener un metabolismo en reposo tres veces más rápido de lo previsto para una criatura de su tamaño, informan los investigadores en la revista Science del 9 de julio. El hallazgo muestra cómo las nutrias afrontan el reto de mantenerse calientes en el mar, y podría aplicarse también a otros mamíferos marinos.
"Esto podría cambiar la forma de pensar en la evolución de todos los mamíferos marinos, no sólo de las nutrias de mar", afirma Terrie Williams, ecofisióloga de la Universidad de California en Santa Cruz, que no participó en el estudio. Para vivir en océanos fríos, los mamíferos deben haber desarrollado formas de regular su temperatura corporal en medio del frío. "Para mí, esta es probablemente una de las pruebas más claras que dicen: 'Así es como lo hicieron'", dice Williams.
Otros mamíferos marinos también tienen un alto metabolismo para hacer frente al agua fría, pero también suelen depender de cuerpos grandes y de la grasa para mantenerse calientes (SN: 14/12/18). Las nutrias marinas son delgadas y compactas, los mamíferos más pequeños del océano, que se balancean como barriles peludos sobre las olas. Y las propiedades aislantes del pelaje de las nutrias marinas -el más denso del planeta- no pueden protegerlas completamente de perder demasiado calor. El agua transfiere el calor 23 veces más eficazmente que el aire, y los cuerpos pequeños con menos superficie pierden calor más rápidamente, incluso cuando están cubiertos de pelusa.
"Ser un mamífero marino de cuerpo pequeño en aguas frías supone un verdadero desafío térmico", dice Traver Wright, fisiólogo comparativo de la Universidad A&M de Texas en College Station. Los científicos ya sabían que las nutrias marinas dependen de un metabolismo extremo para mantener, de media, una temperatura corporal de 37° Celsius, ingiriendo cada día el 25 por ciento de su masa corporal en comida (SN: 13/6/14). Pero los investigadores no entendían los orígenes celulares de "ese metabolismo acelerado para la generación de calor", dice Wright.
Wright y sus colegas buscaron la fuente de calor en los músculos de las nutrias. El músculo esquelético constituye entre el 40 y el 50 por ciento de la masa corporal de la mayoría de los mamíferos, por lo que afecta a todo el metabolismo del cuerpo. El equipo recogió tejido de 21 nutrias marinas cautivas y salvajes, desde bebés hasta adultos. A continuación, con un aparato llamado respirómetro, los investigadores midieron la capacidad respiratoria de las células musculares de las nutrias en diferentes estados de flujo de oxígeno, en comparación con otros animales, como los humanos, los perros de trineo de Iditarod y los elefantes marinos. La tasa de flujo de oxígeno ofrece una medida indirecta de la producción de calor de las células.
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| Las nutrias marinas carecen de la grasa y el gran tamaño del cuerpo que ayudan a otros mamíferos marinos a sobrevivir a las gélidas temperaturas del océano. Pero el metabolismo extremo de las nutrias les ayuda a mantenerse acogedoras en las olas.T. Wright (Imagen obtenida con el permiso de mamíferos marinos del USFWS nº MA-043219 a R. Davis) |
Los investigadores descubrieron que las fugas en las mitocondrias -la parte de las células que genera energía- generan calor adicional y provocan el metabolismo extremo de las nutrias marinas. El metabolismo describe cómo los alimentos se convierten en energía en las células. Las mitocondrias bombean protones a través de su membrana interna para almacenar la energía que puede utilizarse para alimentar la célula. Pero si esos protones se filtran de nuevo a través de la membrana antes de ser utilizados para el trabajo, esa energía se pierde en forma de calor. Como estas fugas de protones aumentan la cantidad de energía que se pierde en forma de calor, las nutrias necesitan comer más para compensar esa energía perdida, lo que acelera su metabolismo.
Otros mamíferos -incluidos los ratones extremadamente pequeños con un metabolismo elevado- también pueden generar calor de esta manera. Pero las nutrias marinas lo hacen mucho mejor: Estas fugas de protones representan alrededor del 40% de la capacidad respiratoria total de las células musculares de las nutrias, más que cualquier otro mamífero conocido. Producir calor de esta manera ayuda a los animales a mantenerse cómodos en aguas del Pacífico a 0º C. "Ese mensaje es alto y claro, y simplemente brillante", dice Williams.
La alta capacidad de fuga de las nutrias marinas "no es necesariamente lo que están ejecutando todo el tiempo", dice Wright, pero probablemente puede ser activado cuando las nutrias necesitan generar más calor. Los científicos aún no saben cómo las células de las nutrias activan y desactivan este proceso.
Las crías de nutria aún no tienen la masa muscular necesaria para mantener el calor a través de estas fugas, pero sus células musculares generan calor al ritmo de las adultas, según los investigadores, lo que demuestra que la fuga de protones comienza pronto. El hallazgo de capacidades de fuga similares en nutrias salvajes y cautivas de diferentes edades sugiere que estas fugas son la "fuerza motriz" del metabolismo de las nutrias, afirma Wright.
Todavía no está claro si las nutrias heredan este rasgo o lo desarrollan con la exposición al agua fría. "No sabemos si esto es inherente", dice Wright, "o si es algo que surge rápidamente después del nacimiento como medio de generar calor a demanda".
Encontrar el origen celular del metabolismo acelerado de las nutrias marinas podría ayudar a los científicos a entender mejor cómo otros mamíferos marinos se enfrentan al agua helada. Y podría conducir a nuevos conocimientos sobre cómo evolucionaron los ancestros de estas criaturas para vivir y prosperar en los mares.
Fuentes, creditos y referencias:
Más información: T. Wright el al., "Skeletal muscle thermogenesis enables aquatic life in the smallest marine mammal", Science (2021). science.sciencemag.org/lookup/ ... 1126/science.abf4557