Las nutrias marinas demuestran que los músculos son más que solo movimiento: también pueden generar calor
ARRIBA: ISTOCK.COM, GOMEZDAVID
La vida en el frío puede ser difícil para los animales. A medida que el cuerpo se enfría, los órganos, incluidos el cerebro y los músculos, se ralentizan.
La temperatura corporal de los animales, como los reptiles y los anfibios, depende principalmente de la temperatura de su entorno, pero los mamíferos pueden aumentar su metabolismo, utilizando más energía para calentarse. su cuerpo. Esto les permite vivir en áreas más frías y mantenerse activos cuando las temperaturas bajan por la noche o durante los meses de invierno.
Aunque los científicos saben que los mamíferos pueden aumentar su metabolismo en el frío, no ha quedado claro qué órganos o tejidos son usando esta energía extra para generar más calor. Mantenerse caliente es especialmente desafiante para los pequeños mamíferos acuáticos como las nutrias marinas, por lo que queríamos saber cómo se han adaptado para sobrevivir al frío.
Reunimos un equipo de investigación con experiencia en el metabolismo de mamíferos marinos y humanos, incluyendo a Heidi Pearson de la Universidad del Sudeste de Alaska y Mike Murray del Acuario de la Bahía de Monterey. Comprender el uso de energía en animales adaptados a la vida en el frío también puede proporcionar pistas para manipular el metabolismo humano.
Metabolismo de la nutria marina
Es especialmente difícil para los mamíferos que viven en el agua mantenerse calientes porque el agua aleja el calor del cuerpo mucho más rápido que el aire. La mayoría de los mamíferos marinos tienen cuerpos grandes y una gruesa capa de grasa o grasa como aislamiento.
Las nutrias marinas son los mamíferos marinos más pequeños y no tienen esta gruesa capa de grasa. En cambio, están aislados por el pelaje más denso de cualquier mamífero, con hasta un millón de pelos por pulgada cuadrada. Este pelaje, sin embargo, requiere mucho mantenimiento y requiere una preparación regular. Alrededor del 10 por ciento de la actividad diaria de una nutria marina implica mantener la capa aislante de aire atrapado en su pelaje.
El aseo es un trabajo interminable.
El pelaje denso no es suficiente, por sí solo, para mantener calientes a las nutrias marinas. . Para generar suficiente calor corporal, su tasa metabólica en reposo es aproximadamente tres veces mayor que la de la mayoría de los mamíferos de tamaño similar. Sin embargo, esta alta tasa metabólica tiene un costo.
Para obtener suficiente energía para alimentar la alta demanda, las nutrias marinas deben comer más del 20 por ciento de su masa corporal en alimentos cada día. En comparación, los humanos comen alrededor del 2 por ciento de su masa corporal, aproximadamente 3 libras (1,3 kilogramos) de alimentos por día para una persona de 155 libras (70 kg).
Las nutrias marinas consumen más de una quinta parte de su masa corporal en comida todos los días. ISTOCK.COM, mauinow1
¿De dónde viene el calor?
Cuando los animales comen, las células no pueden usar directamente la energía de sus alimentos para hacer trabajo. En cambio, la comida se descompone en nutrientes simples, como grasas y azúcares. Estos nutrientes luego son transportados en la sangre y absorbidos por las células.
Dentro de la célula hay compartimentos llamados mitocondrias donde los nutrientes se convierten en ATPa molécula de alta energía que actúa como la moneda de energía de la célula.</p
El proceso de convertir los nutrientes en ATP es similar a cómo una represa convierte el agua almacenada en electricidad. A medida que el agua sale de la presa, genera electricidad al hacer girar las aspas conectadas a un generador, similar al viento que hace girar las aspas de un molino de viento. Si la presa tiene fugas, parte del agua o de la energía almacenada se pierde y no se puede utilizar para producir electricidad.
Del mismo modo, las mitocondrias con fugas son menos eficientes para producir ATP a partir de nutrientes. Aunque la energía filtrada en las mitocondrias no se puede usar para hacer trabajo, genera calor para calentar el cuerpo de las nutrias marinas.
Todos los tejidos del cuerpo usan energía y generan calor, pero algunos tejidos son más grandes y más activos que otros. El músculo constituye el 30 por ciento de la masa corporal de la mayoría de los mamíferos. Cuando están activos, los músculos consumen mucha energía y producen mucho calor. Indudablemente has experimentado esto, ya sea acalorándote durante el ejercicio o temblando cuando tienes frío.
Para averiguar si el metabolismo muscular ayuda a mantener calientes a las nutrias marinas, estudiamos pequeñas muestras de músculos de nutrias marinas que varían en tamaño y edad desde recién nacidos. cachorros a adultos. Colocamos las muestras de músculo en pequeñas cámaras diseñadas para monitorear el consumo de oxígeno, una medida de cuánta energía se usa. Al agregar diferentes soluciones que estimularon o inhibieron varios procesos metabólicos, determinamos cuánta energía podrían usar las mitocondrias para producir ATP y cuánta energía podrían gastar en fugas productoras de calor.
Descubrimos las mitocondrias en los músculos de las nutrias marinas. podría tener muchas fugas, lo que permitiría a las nutrias calentar sus músculos sin actividad física ni escalofríos. Resulta que el músculo de la nutria marina es bueno siendo ineficiente. La energía perdida en forma de calor al convertir los nutrientes en movimiento les permite sobrevivir al frío.
Esta curiosa nutria bebé exhibe las mismas mitocondrias musculares con fugas que su progenitor. ISTOCK.COM, Tom Trinko
Sorprendentemente, descubrimos que los cachorros recién nacidos tienen la misma capacidad metabólica que los adultos, aunque sus músculos aún no han madurado para nadar y bucear.
Implicaciones más amplias
Nuestra investigación demuestra claramente que el músculo es importante para algo más que el movimiento. Debido a que el músculo constituye una porción tan grande de la masa corporal, incluso un pequeño aumento en el metabolismo muscular puede aumentar drásticamente la cantidad de energía que usa un animal.
Esto tiene implicaciones importantes para la salud humana. Si los científicos descubren formas de aumentar de manera segura y reversible el metabolismo del músculo esquelético en reposo, los médicos posiblemente podrían usar esto como una herramienta para reducir las tasas crecientes de obesidad al aumentar la cantidad de calorías que un paciente puede quemar. Por el contrario, la reducción del metabolismo del músculo esquelético podría conservar energía en pacientes que padecen cáncer u otras enfermedades debilitantes y podría reducir los alimentos y los recursos necesarios para apoyar a los astronautas en vuelos espaciales de larga duración.
Traver Wright, Melinda Sheffield-Moore y Randall Davis son profesores en Texas A&M University.
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.