Estudio revela cómo el ratón orejudo andino se adaptó para resistir el frío y la falta de oxígeno a más de 6.700 metros de altura en Los Andes

A más de seis mil metros de altura, en la Puna de Atacama, el ambiente es desértico y frío. En este lugar, en la frontera entre Chile y Argentina, se ubica una de las montañas más altas de la cordillera: el volcán Llullaillaco, a 6.739 metros de altura sobre el nivel del mar. Allí cada respiración aporta apenas un 44 % del oxígeno disponible en la costa y las temperaturas permanecen casi siempre bajo cero, lo que para muchos mamíferos son condiciones incompatibles de vida. Sin embargo, hay un pequeño que aprendió a adaptarse, llamado ratón orejudo andino (Phyllotis vaccarum).

En otras palabras, es el roedor que vive en la mayor altura del mundo. Y también es la especie con el rango altitudinal más amplio conocido entre estos animales: puede encontrarse desde el nivel del mar, en la costa desértica del norte de Chile, hasta las cumbres de la cordillera de los Andes.

Una reciente investigación de un grupo internacional de científicos, publicada en la reconocida revista científica Science, describió cómo este pequeño mamífero se adaptó a vivir en tales condiciones, presuntamente, adversas. Es decir, reveló los mecanismos fisiológicos y genéticos que les permiten producir calor y mantenerse activos frente al frío extremo y la falta de oxígeno.

El trabajo fue desarrollado por un equipo internacional liderado por Jay Storz, profesor de la Escuela de Ciencias Biológicas de la Universidad de Nebraska-Lincoln. Contó además con la participación de Pablo Sabat, profesor titular del Departamento de Ciencias Ecológicas de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile y el Dr. Guillermo D’Elía, académico de la Facultad de Ciencias de la Universidad Austral de Chile.

La investigación duró casi cinco años y consideró expediciones a la alta montaña, experimentos en que se analizó el desempeño de animales colocados en condiciones simuladas de distintas elevaciones y análisis bioinformáticos de genomas de especímenes capturados en distintas localidades de baja, media y alta elevación.

“El principal hallazgo del estudio es que el ratón orejudo andino es el mamífero con el mayor rango altitudinal documentado en el mundo, habitando desde el nivel del mar hasta los 6.739 metros en la cumbre del volcán Llullaillaco”, explica Jay Storz.

Cómo sobrevive a más de 6.700 mil metros de altura

El estudio desvela un hallazgo inesperado: a diferencia de otros animales de alta montaña, este ratón no ha modificado su hemoglobina para transportar mejor el oxígeno, sino que ha evolucionado una mayor capacidad aeróbica mediada por mitocondrias más eficientes, que son la fábrica de energía de las células. Esto significa que estos animales generan más calor aún en condiciones de hipoxia, una estrategia metabólica mucho más eficaz para sobrevivir en un entorno extremo.

Se observó que, a diferencia de otras especies como llamas, alpacas, gansos andinos, incluso poblaciones humanas del Himalaya donde la adaptación a grandes alturas implica una modificación en la hemoglobina, proteína responsable de transportar el oxígeno en la sangre; en estos ratones la adaptación a estas condiciones extremas está dada por un cambio en su musculatura. Se pudo observar que aumentan la termogénesis por escalofríos, es decir, permiten mantener la temperatura a través de contracturas musculares involuntarias.

Por otro lado, se identificó un intercambio genético entre los ratones que habitan diferentes alturas, aunque las poblaciones de la cordillera no están genéticamente aisladas. El Dr. D’Elía explica que “lo esperable, dada la distribución tan extensa, era que existieran grandes diferencias genéticas entre individuos de distintas áreas, como se ve normalmente en especies incluso con distribuciones más pequeñas. Pero luego de analizar los genomas de muchos individuos vimos que la variación genética tiene muy poca estructura geográfica, es decir que animales de alta montaña son muy parecidos genéticamente a los de las tierras bajas. Lo anterior tiene la excepción en un grupo reducido de genes que están involucrados en las adaptaciones que posibilitan la sobrevivencia en los ambientes extremos. La selección natural hace un gran trabajo manteniendo las variantes que permiten enfrentar las condiciones locales extremas y que están restringidas a determinadas áreas de la distribución de la especie como son las altas elevaciones”.

Evolución que neutraliza toxinas vegetales

En las altas cumbres la alimentación disponible no es abundante. A simple vista de los investigadores no se identificó ni vegetación ni insectos para el consumo de estos roedores. En este sentido, el análisis de 123 genomas reveló otra dimensión: junto con los genes vinculados a la producción de energía, la actividad mitocondrial y la respuesta a la falta de oxígeno, se identificaron algunos asociados al procesamiento de toxinas.

El Dr. D’Elía explica que “uno de los genes que muestra señales de adaptación local pertenece a una familia conocida como GSTM, que está implicada tanto en la eliminación de moléculas toxicas generadas por la falta de oxígeno como en la degradación de compuestos químicos presentes en las plantas. Esto no lo esperábamos, pero de alguna forma tiene sentido a la luz de los resultados de un estudio anterior que publicamos con Jay y colegas de las universidades de Antofagasta y Tarapacá, donde mediante metagenómica e isotopos estables mostramos que el animal de la cima del volcán tiene una dieta 100% herbívora. En alta montaña Phyllotis no solo ha evolucionado una respuesta para capear el frío y los bajos niveles de oxígeno, también ha evolucionado estrategias para neutralizar toxinas vegetales que ingiere en su dieta”.

Sin embargo, se plantea un conflicto a nivel celular. Tanto las rutas moleculares que responden a la hipoxia como aquellas que procesan compuestos tóxicos usan componentes compartidos. “Los ratones deben elegir entre activar las vías para respirar en la hipoxia o las vías para procesar toxinas, ya que ambos sistemas compiten por el mismo regulador molecular”, explica Jay.

De esta forma, los resultados obtenidos demuestran que la supervivencia en altura no depende de una única modificación fisiológica.“Estos resultados son relevantes porque desafían el conocimiento previo sobre la adaptación a la altura, demostrando que existen mecanismos alternativos a los cambios en la sangre para sobrevivir a la hipoxia”, destaca Pablo Sabat.

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