Ένας τυφλοπόντικας το παίζει «φυτό». Naked mole-rats turn into plants when oxygen is low

Μεταβολίζοντας φρουκτόζη, ο γυμνός τυφλοπόντικας μπορεί να επιβιώσει χωρίς οξυγόνο. Ignore the whiskers and teeth -- these are plants. Credit: Thomas Park/UIC

Ένα είδος άτριχου τρωκτικού, ο «γυμνός τυφλοπόντικας», μπορεί να επιβιώσει ακόμη και χωρίς το παραμικρό οξυγόνο, έχοντας βρει ένα μοναδικό για ζώο τρόπο: αλλάζει τον μεταβολισμό του, έτσι ώστε να κάνει ό,τι και τα φυτά, μεταβολίζοντας φρουκτόζη στο σώμα του.

Μπορεί έτσι να ζει επί 18 λεπτά χωρίς καθόλου οξυγόνο και για τουλάχιστον πέντε ώρες με τόσο λίγο οξυγόνο, που θα είχε σκοτώσει έναν άνθρωπο μέσα σε ελάχιστα λεπτά. Είναι η πρώτη φορά που διαπιστώνεται ότι ένα ζώο κάνει κάτι τέτοιο, χρησιμοποιώντας για ενεργειακό «καύσιμο» τη φρουκτόζη.

Οι επιστήμονες από τις ΗΠΑ, τη Γερμανία και τη Νότια Αφρική, με επικεφαλής τον καθηγητή βιολογίας Τόμας Παρκ του Πανεπιστημίου του Ιλινόις στο Σικάγο, που ανακάλυψαν το σχετικό βιολογικό μηχανισμό στον ασυνήθιστο τυφλοπόντικα, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science».

Οι ερευνητές εξέφρασαν την ελπίδα ότι η ανακάλυψη μπορεί να βοηθήσει μελλοντικά στην εύρεση νέων θεραπειών για τα εμφράγματα και τα εγκεφαλικά, που οφείλονται σε στέρηση οξυγόνου λόγω θρόμβωσης στην κυκλοφορία του αίματος.

Ο αφρικανικός γυμνός τυφλοπόντικας είναι ένα αξιοσημείωτο ψυχρόαιμο θηλαστικό ζώο, το οποίο δεν έχει ευαισθησία πόνου στο δέρμα του, ζει πολλά χρόνια (δεκαετίες περισσότερες από τα άλλα τρωκτικά) και εμφανίζει εντυπωσιακή αντίσταση στον καρκίνο.

Ενέργεια από... φρουκτόζη

The naked mole-rat -- a cold-blooded mammal that can live to 30, rarely gets cancer, and doesn't feel pain -- metabolizes like a plant when oxygen is low. Credit: University of Illinois at Chicago

Στους ανθρώπους και σε όλα τα γνωστά θηλαστικά, όταν τα εγκεφαλικά κύτταρα στερούνται το οξυγόνο, ξεμένουν από ενέργεια και γρήγορα αρχίζουν να πεθαίνουν. Όμως οι συγκεκριμένοι τυφλοπόντικες αρχίζουν, αντί για γλυκόζη, να «καίνε» (μεταβολίζουν) φρουκτόζη όπως τα φυτά. Αυτό τους επιτρέπει να παράγουν μέσα στο σώμα τους ενέργεια με αναερόβιο τρόπο, χωρίς τη βοήθεια του εισπνεόμενου οξυγόνου.

Τα εργαστηριακά πειράματα έδειξαν ότι, μόλις το οξυγόνο πέφτει, ο γυμνός τυφλοπόντικας εκκρίνει στο αίμα του μεγάλες ποσότητες φρουκτόζης, η οποία μεταφέρεται αμέσως στα κύτταρα του εγκεφάλου του. Έτσι, με επίπεδα οξυγόνου που θα σκότωναν έναν άνθρωπο μέσα σε λίγα λεπτά, ο γυμνός τυλφοπόντικας μπορεί να ζήσει τουλάχιστον επί πέντε ώρες.

Ένας άνθρωπος χρειάζεται μια ατμόσφαιρα με τουλάχιστον 10% οξυγόνο για να επιβιώσει (κανονικά τα επίπεδα οξυγόνου είναι 21%), αλλά ο γυμνός τυφλοπόντικας μπορεί να ζήσει επί 18 λεπτά χωρίς καθόλου οξυγόνο, μειώνοντας τους παλμούς της καρδιάς του από 200 σε 50 ανά λεπτό και «καίγοντας» φρουκτόζη. Μόλις το οξυγόνο αρχίζει να επανέρχεται, το ζώο ζωντανεύει ξανά σαν να μη συνέβη τίποτε και χωρίς να έχει πάθει καμία βλάβη. Γι' αυτό, άλλωστε, το παράξενο τρωκτικό δεν παθαίνει πνευμονικό οίδημα, τη συγκέντρωση υγρών στους πνεύμονες, κάτι που παθαίνουν οι ορειβάτες σε μεγάλα υψόμετρα με πολύ αραιό οξυγόνο.

Οι βιολόγοι πιστεύουν ότι η ικανότητα του τυφλοπόντικα να μετατρέπεται σε φυτό, είναι μια εξελικτική προσαρμογή του μεταβολισμού του για να επιβιώσει στα πολύ χαμηλά επίπεδα οξυγόνου που συχνά υπάρχουν στα βαθιά λαγούμια του. Αντίθετα με άλλα θηλαστικά που διάγουν επίσης υπόγειο βίο, οι συγκεκριμένοι τυφλοπόντικες ζουν μέσα σε ασφυκτικές συνθήκες, με εκατοντάδες ζώα του είδους τους να συνωστίζονται. Υπό αυτές τις συνθήκες, το ούτως ή άλλως λιγοστό οξυγόνο γρήγορα τελειώνει και ο οργανισμός τους έπρεπε να βρει μια «απάντηση». Και τη βρήκε στα φυτά!

Πηγές: "Fructose-driven glycolysis supports anoxia resistance in the naked mole-rat," Science (2017). science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aab3896 - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=875018