Ratinho alpino decifra segredo da sobrevivência acima de 6.700 metros

Durante mais de um século, a ciência acreditou que havia um teto biológico inviolável para a vida dos mamíferos. Acima de 5500 metros de altitude, pensava-se, a combinação de ar rarefeito, frio extremo, escassez de alimento e ventos devastadores tornava a existência permanente praticamente impossível. Mas a natureza, como costuma fazer, ignorou essa fronteira teórica.

O roedor Phyllotis vaccarum foi descrito pela primeira vez em 1912, mas só recentemente os cientistas encontraram populações inteiras destes pequenos animais vivendo a mais de 6700 metros de altitude, nos cumes vulcânicos dos Andes. Estão a viver onde até os alpinistas humanos lutam para respirar, onde a pressão parcial de oxigénio é apenas 44% da que existe ao nível do mar, e onde as temperaturas raramente sobem acima de zero. A descoberta levantou uma pergunta óbvia e urgente: como é que isto é possível?

Um novo estudo publicado este mês na revista Science começou a fornecer respostas. Os investigadores recolheram dados de mais de 160 ratos capturados em várias altitudes, desde a costa do Pacífico chileno até aos vulcões andinos mais altos. Combinaram sequenciamento genómico completo, testes fisiológicos, análises musculares e medições metabólicas para identificar exatamente o que torna estes animais diferentes dos seus parentes que vivem em terras baixas. O que encontraram foi um conjunto sofisticado de adaptações que funcionam em conjunto, não uma única mutação milagrosa.

Uma das descobertas mais notáveis foi a eficiência com que estes ratos geram calor. Em vez de dependerem principalmente de hidratos de carbono para energia, como fazem a maioria dos mamíferos, recorrem intensamente à oxidação de gorduras. Este processo fornece combustível tanto para o tremor muscular como para o tecido adiposo castanho, que produz calor sem necessidade de contrações. Simultaneamente, desenvolveram alterações genéticas que melhoram a produção de energia, a regulação dos vasos sanguíneos e a capacidade de funcionar em condições de privação crónica de oxigénio. Ao contrário de alguns outros animais de altitude e certas populações humanas, não desenvolveram hemoglobina com maior afinidade para o oxigénio. Em vez disso, aperfeiçoaram múltiplos sistemas que trabalham juntos para manter os tecidos vivos apesar da hipóxia.

Mas a maior surpresa não veio do oxigénio. Veio da comida. A paisagem vulcânica parece quase completamente árida, mas os ratos conseguem sobreviver com as poucas plantas alpinas que conseguem crescer naquelas altitudes. O problema é que muitas destas plantas produzem compostos químicos defensivos altamente tóxicos. Quando os investigadores analisaram o genoma dos ratos, encontraram sinais claros de seleção natural em genes envolvidos na degradação de toxinas vegetais. Estes ratos desenvolveram vias de desintoxicação que lhes permitem processar compostos que seriam letais para a maioria dos outros mamíferos.

O que torna tudo isto ainda mais notável é que os ratos de alta altitude continuam a cruzar-se com os seus parentes de terras baixas. Apesar desta troca constante de genes, as adaptações mantêm-se. Isto sugere que a seleção natural continua a favorecer fortemente estas características, mantendo-as mesmo quando há fluxo genético que as poderia diluir. Os investigadores também descobriram que estas adaptações não resultaram de grandes reestruturações do genoma. A evolução não redesenhou o código genético. Em vez disso, aperfeiçoou genes que já existiam, refinando-os para funções extremas.

O estudo tem limitações. Os cientistas ainda não sabem exatamente o que estes ratos comem ao longo de todo o ano, nem como cada gene de desintoxicação contribui individualmente para a sua sobrevivência. Investigações futuras vão examinar a dieta com maior detalhe e testar se estas alterações genéticas realmente permitem aos ratos explorar fontes alimentares ricas em toxinas. Mas as implicações já se estendem para além da biologia da altitude. Compreender como as células destes ratos respondem à privação prolongada de oxigénio pode oferecer pistas para doenças humanas como o cancro, onde a hipóxia celular é um fator crítico. A vida num vulcão a 6700 metros pode, afinal, ensinar-nos algo sobre a vida e a morte em contextos muito mais próximos de casa.