A más de seis mil metros de altura, en la Puna de Atacama, el ambiente es desértico y frío. Esta vasta y árida zona se distribuye en la Cordillera de los Andes entre Chile y Argentina. En nuestro país abarca parte de las regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá y Antofagasta y el noreste de la Región de Atacama. Se destaca por sus salares, lagunas altiplánicas, volcanes gigantes y condiciones climáticas extremas.
Este lugar alberga algunas de las montañas más altas de la cordillera, como el volcán Llullaillaco (6.739 metros de altura sobre el nivel del mar). En la cima de esos volcanes las condiciones ambientales son extremas, donde el aire que se respira contiene menos del 50% de oxígeno que se encuentra a nivel del mar y casi permanentemente las temperaturas son bajo cero. De esta forma, es casi imposible pensar que en dichos ambientes se pueda encontrar mamíferos que hagan de este espacio su hábitat, pero sí lo hay: el registrado a mayor elevación en el mundo es el ratón de orejas de hoja andino (Phyllotis vaccarum).
Una reciente investigación de un grupo internacional de científicos, publicada en la revista de alto impacto Science, descubrió como este pequeño mamífero se adaptó a vivir en tales condiciones, presuntamente, adversas.
El Dr. Guillermo D’Elía, académico de la Facultad de Ciencias de la Universidad Austral de Chile, es parte del equipo de investigadores de Canadá, Estados Unidos y Chile, liderado por el Dr. Jay Storz, de la Universidad de Nebraska que llevo a cabo el estudio. Casi cinco años tomó esta investigación, en la cual se realizaron varias 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 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, la fábrica de energía de las células, más eficientes. 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 de los Himalayas 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.
Esta especie posee el mayor rango altitudinal conocido (intervalo de elevación en que se distribuye una especie) entre todos los mamíferos: desde el nivel del mar hasta más de 6700 metros de altura, además de tener una amplía distribución latitudinal a ambos lados de la cordillera desde Santiago a San Pedro de Atacama y alrededores.
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; de hecho, no existe vegetación que se pueda observar a simple vista, o al menos no ha sido encontrada por los investigadores, lo mismo respecto a insectos u otros animales.
Sin embargo, 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 evoluciona estrategias para a neutralizar toxinas vegetales que ingiere en su dieta.”
De esta forma, este estudio brinda un nuevo panorama sobre como los mamíferos podrían responder a ambientes extremos, arrojando pistas sobre cómo se podrían enfrentar el cambio climático o la disponibilidad de alimentos.
Investigación de frontera desde la UACh
El Vicerrector de Investigación, Desarrollo y Creación Artística, Dr. Luis Miguel Pardo, indica que “como siempre es un orgullo para la Universidad Austral de Chile contar con académicos que publican en revistas de corrientes principales, más aún si son las mejores del mundo. Con temas de frontera y que sin lugar a duda tiene repercusión internacional, pues abren la puerta a conocimientos nuevos y a futuros trabajos donde se apliquen estos descubrimientos, ya que así es el camino de la ciencia: los descubrimientos científicos dan paso a ciencia más aplicada”.
“Por ejemplo, el conocer las capacidades fisiológicas que han desarrollado estos ratones para poder vivir en altura, puede servir para el estudio de terapias u otros tratamientos para poder adaptar al ser humano a condiciones extremas”, comenta el Dr. Pardo.