La nutria soporta el frío, sin un cuerpo grande ni capa de grasa

El mamífero más pequeño del océano está calentito porque hay fugas en sus mitocondrias

Los científicos ya sabían que el metabolismo extremo de las nutrias marinas las ayuda a mantener el calor mientras nadan en las frías aguas del océano. Un nuevo estudio muestra cómo ese proceso comienza a nivel celular.

Randall Davis (Image obtained under USFWS Marine Mammal Permit No. MA-043219 to R. Davis)

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Para una nutria marina, el secreto de mantenerse caliente no está en poseer grandes depósitos de grasa. Está en sus músculos.

Las nutrias queman calorías a un ritmo tres veces más rápido de lo esperado para una criatura de su tamaño. La velocidad a la que su cuerpo usa la energía (calorías) viene determinada por su metabolismo. Eso es la rapidez a la que sus células y tejidos realizan trabajo. Unas fugas que se dan en las partes que generan energía dentro de las células de músculo de las nutrias ayudan a explicar lo que ocurre. Los investigadores compartieron este nuevo descubrimiento el 9 de julio en Science.

El hallazgo explica cómo las nutrias enfrentan el desafío de mantenerse calientes en el mar. Algo que también podría aplicarse a otros mamíferos marinos.

De hecho, dice Terrie Williams, “esto podría suponer un cambio de juego en la manera en que pensamos sobre la evolución de todos los mamíferos marinos”. Williams trabaja en la Universidad de California en Santa Cruz y aunque ella estudia cómo el medio ambiente afecta los cuerpos de los organismos, no participó en esta investigación.

Para sobrevivir en los fríos océanos, los mamíferos deben haber desarrollado formas de regular su temperatura corporal. Williams opina que esta es probablemente una de las pruebas más claras que explica “así es como lo hacen”.

Los mamíferos del mar como las focas y los leones marinos suelen tener un metabolismo elevado para soportar el agua fría. Pero estos animales también cuentan con un cuerpo grande y una abundante capa de grasa para no enfriarse. Las nutrias marinas, por el contrario, son los mamíferos más pequeños del océano. Delgadas y compactas, se mecen en el agua como pequeños barriles peludos flotando entre las olas. Tienen el abrigo de piel más denso del planeta. Pero incluso este pelaje superaislante no puede evitar que pierdan calor. Esto se debe a que el calor se transfiere en el agua más de 22 veces mejor que en el aire. Además, los cuerpos pequeños tienen más área superficial en comparación con su masa. Esto significa que pierden calor más rápido, incluso cuando son extra peludos.

Ser un mamífero marino de cuerpo pequeño en aguas frías presenta un verdadero desafío térmico, dice Traver Wright, uno de los autores del nuevo estudio. Trabaja como fisiólogo comparativo en la Universidad Texas A&M en College Station.

Mantenerse caliente

Los científicos ya sabían que las nutrias marinas tienen un metabolismo extremo. Esta cualidad les ayuda a mantener una temperatura corporal que en promedio es de 37° Celsius (98.6° Fahrenheit). El metabolismo describe los procesos químicos dentro de las células que sustentan la vida, entre ellos, cómo los alimentos se convierten en energía. Las nutrias queman la energía de la comida tres veces más deprisa de lo que cabría esperar en un mamífero de su tamaño. Todos los días, tienen que comer tanto como una cuarta parte de su peso. Pero los investigadores no entendían ese metabolismo acelerado para generar calor, dice Wright, al menos no al nivel de las células.

En la mayoría de los mamíferos, los músculos esqueléticos contribuyen hasta la mitad del peso del animal. Por lo tanto, afectan el metabolismo de todo su cuerpo. El grupo de Wright buscó la fuente de calor en los músculos de las nutrias. Los investigadores tomaron muestras de músculo de 21 nutrias marinas cautivas y salvajes, desde crías hasta adultas. Luego midieron la cantidad de oxígeno que usaban las células de músculo mientras el animal realizaba diferentes tareas.

El consumo de oxígeno es un indicador de la cantidad de calor que producen las células. Los investigadores compararon esa tasa de consumo de oxígeno en las nutrias con la que se ve en otros animales. Estudiaron a los humanos, los elefantes marinos y hasta a los perros de trineo de Iditarod (ay-dítarod). (La Iditarod es una carrera muy larga de trineos con perros en Alaska).

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Las nutrias de mar no tienen tanta grasa ni un cuerpo grande como otros mamíferos marinos para sobrevivir en las gélidas temperaturas del océano. Pero su alto metabolismo las ayuda a estar calentitas en las olas.T. WRIGHT (Imagen obtenida bajo USFWS MARINE MAMMAL PERMIT NO. MA-043219 a R. DAVIS)

Las mitocondrias son las estructuras de la célula que generan energía. Cuando tienen fugas se produce calor adicional. Y eso explica el metabolismo extremo de las nutrias marinas, según dicen los investigadores. Las mitocondrias bombean protones a través de su membrana interna para almacenar energía que la célula huésped podrá utilizar luego. Pero si los protones se filtran de nuevo dentro de la membrana antes de ser usados para hacer trabajo, esa energía se pierde en forma de calor.

Entonces, las nutrias necesitan comer más comida para reemplazar la energía perdida. Y esto acelera su metabolismo.

Mucho por aprender aún

Otros mamíferos también pueden generar calor de esta manera, incluidos los ratones muy pequeños. Pero a las nutrias marinas se les da mucho mejor. Esas fugas de energía representan casi cuatro décimas partes del consumo total de oxígeno en sus células musculares. Eso es más de lo que se conoce para ningún otro mamífero, con excepción de esos ratoncitos. La producción de calor por las fugas en las mitocondrias ayuda a las nutrias a sentirse cómodas en los 0 °C (32 °F) del agua en el océano Pacífico. Ese mensaje es alto y claro, y simplemente brillante, dice Williams.

En las nutrias marinas, la tasa de fuga de energía quizás no sea tan alta todo el tiempo, dice Wright. Pero es probable que las células de estos animales puedan aumentar las fugas cuando necesiten generar más calor. Los científicos aún no saben cómo estas células hacen subir o bajar las fugas.

Las crías de nutria aún no tienen suficiente músculo para que estas fugas calienten todo su cuerpo. Pero sus células musculares generan calor a la misma tasa que las de los adultos. Eso muestra que esta estrategia de fugas de energía comienza temprano. Los científicos también vieron que la fuga de energía es similar en las nutrias salvajes y las cautivas. Esto sugiere que esas fugas son una “fuerza impulsora” del metabolismo de las nutrias, explica Wright.

Todavía no está claro si las nutrias heredan este rasgo, dice Wright, “o si esto es algo que aparece rápidamente después del nacimiento”.

Encontrar el origen celular del metabolismo mejorado de las nutrias marinas podría ayudar a los investigadores a comprender cómo otros mamíferos marinos soportan el agua helada. Y podría ayudarnos a entender mejor cómo evolucionaron sus ancestros para vivir y prosperar en los mares.

Jaime Chambers was a 2021 AAAS Mass Media Fellow with Science News. She delights in all things creeping, crawling, and curious, and studies human-dog coevolution as an Anthropology PhD student at Washington State University. She has also written for ScienceMassive Science, and Ask Dr. Universe, a science column for kids.

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