בהיעדר שכבת שומן שתגן עליהם מהקור, היונקים אוהבי המים נעזרים לא רק בפרוותם, אלא גם ב"פגם" בזבזני שהתפתח בחילוף החומרים שלהם

הלוטרות, יונקים קטנים ופרוותיים השייכים למשפחת הסמוריים (Mustelidae), מבלות את רוב זמנן במים. חלק ממיני הלוטרות שוחים לעתים קרובות במים קרים במיוחד, ואפילו בטמפרטורת המתקרבות לאפס מעלות צלזיוס. אבל בשונה מיונקים ימיים אחרים כמו לוויתנים או כלבי ים, הלוטרות קטנות, רזות ואין להן שכבת שומן שמבודדת אותן מהקור. איך הן מצליחות בכל זאת לשרוד במים כמעט קפואים? ממצאים חדשים מצביעים על "פגם" לכאורה במערכת חילוף החומרים שלהן, שעוזר לגופן להתחמם.

הלוטרות נפוצות ברחבי העולם - אפשר למצוא אותן בכל היבשות פרט לאוסטרליה ולאנטארקטיקה. קיימים 13 מינים שונים של לוטרות, שרובם חיים בנהרות ובאגני מים מתוקים, אך יש מינים שהותאמו לחיים בים. רוב הלוטרות קטנות למדי, עם כמה יוצאי דופן שיכולים להגיע לאורך של 1.8 מטר. משקלה של לוטרה בוגרת נע בין 3 ל-45 קילוגרם.

הלוטרות מותאמות היטב לחיים במים. יש להן קרומי שחייה ברגליים וזנב חזק שמאפשר להן לשחות מהר; בנחיריים ובאוזניים שלהן יש מנגנוני אטימה שמונעים בשעת הצורך חדירת מים לתוכם; וצפיפות הפרווה שלהן היא הגבוהה ביותר בממלכת החי. הלוטרות מבלות חלק ניכר מזמנן בטיפוח הפרווה ובהכנסת אוויר לתוכה, כאמצעי לבודד את גופן מהמים הקרים.

לוטרה שוכבת על חוף מושלג | meunierd, Shutterstock
הלוטרה מצליחה לשמור על חום גופה גם במים קרובים לנקודת הקיפאון. לוטרה שוכבת על חוף מושלג | meunierd, Shutterstock

חוקרים מארצות הברית גילו לאחרונה שהפרווה איננה הדבר היחיד שמחמם את הלוטרות במים הקרים. אמצעי נוסף קשור להעלאה של קצב חילוף החומרים (מטבוליזם) שלהן, כדי להפיק יותר חום בגופן. לבעלי חיים יש שתי דרכים עיקריות להגביר את חילוף החומרים שלהם. האחת היא לעשות פעילות מאומצת שצורכת הרבה אנרגיה, כמו מה שקורה בריצה או באימון בחדר כושר. הדרך השנייה היא העלאת חילוף החומרים באמצעות הפעילות של אברונים קטנים הנמצא בתאים – המיטוכונדריה.

המיטוכונדריה (ביחיד: מיטוכונדריון), קיימים בתאיהם של כל בעלי החיים, הצמחים, הפטריות וגם אצל חד תאיים כמו אמבה או ריסנית. תפקידם הוא לייצר אנרגיה, ולכן הם מכונים "המנוע של התא". לצורך הפקת האנרגיה הם משתמשים במפל ריכוזים של פרוטונים. פרוטון הוא חלקיק בעל מטען חיובי, ומפל ריכוזים שלו נוצר כאשר מצד אחד של מחסום כלשהו יש ריכוז גבוה של פרוטונים רבים, ומהצד השני ריכוז נמוך מאוד. לחומרים יש נטייה לעבור מהמקום בו הריכוז שלהם גבוה למקום הריכוז הנמוך, כמו מפל מים שזורם ממקום גבוה לנמוך.

מנגנונים במיטוכונדריה משתמשים במפל הריכוזים הזה, בשילוב עם חמצן, כדי לייצר מולקולות ATP שמשמשות את התאים להעברת אנרגיה או לשמירתה. אבל לפעמים המיטוכונדריה לא עומדים בקצב ולא משתמשים מהר מספיק במפל הריכוזים של הפרוטונים. במצב כזה הפרוטונים מצטברים בין דפנות המיטוכונדריון ובסופו של דבר זולגים לתוכו. הזליגה הזאת יוצרת אנרגיה בלתי מנוצלת, שהופכת לחום. כך תפקוד לא יעיל של התא יכול לחמם בפועל את השריר.

הפרוטונים עוברים דרך חלבון מיוחד, שנראה בצדו הימני של הציור, מאזור הריכוז הגבוה לאזור הריכוז הנמוך. החלבון מנצל את המעבר ליצירת ATP | אילוסטרציה: Shutterstock, zcxes
המיטוכונדריה מפיקים אנרגיה בעזרת מפל ריכוזים של פרוטונים, מסומנים כאן באות H. הפרוטונים עוברים דרך חלבון מיוחד, שנראה בצדו הימני של הציור, מאזור הריכוז הגבוה לאזור הריכוז הנמוך. החלבון מנצל את המעבר ליצירת ATP | אילוסטרציה: Shutterstock, zcxes

החוקרים מדדו את זליגת הפרוטונים ברקמות שריר של לוטרות ים (Enhydra lutris) במגוון גילים וגדלים. השוואות העלו שזליגת הפרוטונים אצל הלוטרות הייתה גבוהה משמעותית מזו של בעלי חיים אחרים, פרט לעכברים ועוד כמה מכרסמים קטנים. החוקרים בחנו את גודל השריר של הלוטרות, משקל גופן וכמות הזליגה שנוצרת ברקמת השריר, והסיקו שהחום שנוצר מהזליגה גדול מספיק כדי לחמם לוטרות שמשקלן עולה על תשעה קילוגרם. לעומת זאת, לוטרות קטנות יותר עדיין יצטרכו להפעיל את שריריהן ואולי אף לרעוד כדי להתחמם. לגורי לוטרות בני פחות מחודש יש פרווה צפופה מאוד והם מבלים את רוב זמנם במנוחה על הבטן של אמא שלהם, ולא במי הים, וכך הם מפצים על איבוד החום.

כותב המאמר הראשי, טרבר רייט (Wright), מסביר בראיון לניו-יורק טיימס כי "ככל הידוע לנו כיום, לוטרת ים היא בין החיות היחידות שזליגת פרוטונים יכולה להסביר כמעט את כל הרמה הגבוהה של חילוף החומרים שלה".

זליגת פרוטונים מוגברת היא הסתגלות אבולוציונית חשובה, שכנראה סייעה ללוטרות לשרוד בתנאים קשים של קור. רייט מעוניין להמשיך ולחקור את חילוף החומרים של יונקים ימיים נוספים, כדי לגלות אם גם הם עברו תהליכים דומים של הסתגלות במהלך האבולוציה שלהם.